Введение в курс физиологии. возбудимые ткани. биопотенциалы

ЛЕКЦИЯ 1

Особенности нервной и гуморальной регуляторных систем

Свойства	Нервная система	Гуморальная система
Способ передачи информации	нервный импульс	гормон, БАВ
Характер передачи информации	адресный	с широким диапазоном мишеней
Скорость передачи информации	быстрая	медленная
Источник информации	внешняя и внутренняя среда	внутренняя среда

Возможности гуморальной регуляции функций ограничены тем, что она действует сравнительно медленно и не может обеспечить мгновенной реакции на экстренные раздражители

Кроме того, гуморальным путем происходит вовлечение в ответную реакцию множества различных органов и систем. Тогда как с помощью нервной системы, благодаря адресной передаче импульса, возможно быстрое и точное управление различными отделами целостного организма. Оба этих механизма тесно связаны, однако ведущую роль в регуляции функций играет нервная система.

Местный уровеньуправления осуществляется с помощью нервной и гуморальной регуляторной систем. Местная регуляция может осуществляться тремя путями: по типу нервной регуляции, по типу гуморальной регуляции или за счет использования различных свойств регулируемого объекта.

Строение и функции цитоплазматической мембраны клеток Цитоплазматическая клеточная мембрана состоит из трех слоев:

• наружного - белкового;

• среднего - бимолекулярного слоя липидов;

• внутреннего - белкового.

Толщина мембраны 7,5-10 нм.

Бимолекулярный слой липидов является матриксом мембраны.

Липидные молекулы его обоих слоев взаимодействуют с белковыми молекулами, погруженными в них. От 60 до 75% липидов мембраны составляют фосфолипиды, 15-30% холестерин.

Функции мембраны: 1. обеспечивает целостность клетки как структурной единицы ткани;

2. осуществляет обмен ионов между цитоплазмой и внеклеточной жидкостью;

3. обеспечивает активный транспорт ионов и других веществ в клетку и из нее;

4. производит восприятие и переработку информации, поступающей к клетке в виде химических и электрических сигналов.

Липидные компоненты мембран

Основой всех клеточных мембран являются липиды. Они составляют около 45 % массы мембран. В основном (более половины) — это различ­ной длины и структуры молекулы фосфолипидов. Для всех липидов ха-г рактерным является то, что ионогенные группы молекул образуют гидро­фильную головку, а углеводородные жирнокислотные хвосты придают им гидрофобность. Гидрофильные головки направлены к водным фа­зам — наружу и внутрь соответствующей структуры клетки. Гидрофоб­ными хвостами оба слоя направлены друг к другу, в результате чего в большинстве мембран липиды располагаются в два слоя.

Липиды не случайно стали основой всех клеточных мембран. Находясь в водной среде, они обладают свойством самоорганизовываться: каждая молекула связывается с другими, что обеспечивает образование тонкой пленки, а при встряхивании — взвеси пузырьков — «везикул».

Белки мембран

Снаружи и изнутри к липидам примыкают два белковых слоя. На долю белков приходится около 55 % массы мембран. Но в отличие от липидов белки не везде образуют сплошные слои. Белки подразделяют на интегральные и периферические.

Интегральные белки пронизывают мембрану насквозь, порой выходя относительно далеко из липидов.

Периферические белки встроены на различную глубину между липидами. Они адсорбированы на поверхности мембраны и связаны с нею преимущественно электростатическими силами, то есть связаны с мембранами менее тесно, чем липиды. В результате их содержание (плотность) на мембране может изменяться, а значит, меняется активность функций, которые они выполняют.

Белки представлены в основном гликопротеинами. Интегральные белки образуют ионные каналы, обеспечивающие обмен определенных ионов между вне- и внутриклеточной жидкостью. Они также являются ферментами, осуществляющими противоградиентный перенос ионов через мембрану. Периферическими белками являются хеморецепторы наружной поверхности мембраны, которые могут взаимодействовать с различными ФАВ.

Время жизни белков составляет от двух до пяти дней. Поэтому в клетке идет постоянный синтез белков мембран на полисомах, находящихся вблизи соответствующих структур. И при изменении интенсивности процесса самообновления функциональная активность их также меняется.

TРефрактерные периоды

С инактивацией №⁺-каналов связана очень важная характеристика возбудимых тканей - рефрактерность- невозбудимость. Закрывшиеся натрие­вые каналы не сразу восстанавливают свою способность к активации. В связи с этим в течение всей фазы деполяризации потенциала действия и частично фазы реполяризации клетка теряет способность к возбуждению, что именуется фазой абсолютной рефрактерности - состоянием полной невозбудимости ).

Постепенно натриевые каналы выходят из состояния инактивации и возбудимость нервной клетки медленно восстанавливается. Этот период времени носит название относительной рефрактерности. Однако чтобы возбудить клетку в этот период необходимо, увеличить силу раздражения. Во время следовой гиперполяризации, когда потенциал мембраны опускается ниже уровня потенциала покоя и порог возбуждения соответственно увеличивается, имеет место пониженная возбудимость - субнормальность. В случае же следовой деполяризации, когда порог возбудимости понижается, наблюдается повышенная возбудимость - экзальтацияили супернормальность.

Наличие периодов абсолютной рефрактерности ограничивает максимальную частоту генерирования ПД. В этой ситуации изменения внешних сигналов кодируются лишь изменениями частоты ПД (частотный код). Так как период абсолютной рефрактерности нервной клетки составляет около 1 мс, соответственно, частота их возбуждения (лабильность) может достигать 1000 импульсов в секунду. Однако большинство возбудимых клеток имеет максимальную частоту ПД около 500 импульсов в секунду.

Форма ПД и его длительность зависит от вида возбудимой ткани . ПД нерва составляет около 1 мс, скелетной мышцы - 10 мс, клеток мио­карда - 200 мс. В одних случаях форма ПД пикообразная, в других - плато-образная. Платообразная форма ПД клеток миокарда обеспечивает ритмич­ность сердечных сокращений.

ЛЕКЦИЯ 1

ВВЕДЕНИЕ В КУРС ФИЗИОЛОГИИ. ВОЗБУДИМЫЕ ТКАНИ. БИОПОТЕНЦИАЛЫ

«Задача физиологии состоит в том,

чтобы понять работу машины человеческого организма,

определить значение каждой его части,

понять, как эти части связаны,

как они взаимодействуют и

каким образом из их взаимодействия

получается результат –

общая работа организма» (Павлов).

Физиология(греч. physis — природа, logos — учение) - медико-биологическая наука о функциях и механизмах жизнедеятельности целостного организма. Раскрывая основные механизмы, обеспечивающие существование целостного организма и его взаимодействие с окружающей средой, физиология позволяет выяснить и исследовать условия и характер изменений деятельности различных органов и систем в процессе онтогенеза и адаптации к физическим нагрузкам.

С точки зрения физиологии, функция — это специфическая деятельность органа или системы. К примеру, функцией мышечной ткани является сокращение, а нейрона — возбуждение и торможение.

Физиология и медицина неотделимы друг от друга. Знание физиологии необходимо для распознавания заболевания, выбора и проведения правильного лечения, для разработки научно обоснованных профилактических мероприятий.

Физиология является одной из наиболее важных базовых дисциплин при подготовке врача. Значение физиологии в подготовке врача огромно. Большинство болезней в первую очередь проявляется нарушением функций. Поэтому без знания функции здорового организма нельзя установить ее нарушение, а значит, правильно определить пути лечения.

Первоначально представления о функциях организма складывались на основе работ ученых Древней Греции и Рима: Аристотеля, Гиппократа, Галлена и др., а так же ученых Китая и Индии.

Физиология стала самостоятельной наукой в 17 веке, когда наряду с методом наблюдения за деятельностью организма началась разработка экспериментальных методов исследования. В 1628 г., вышла в свет монография придворного английского врача Уильяма Гарвея(1578-1657) «Анатомические исследования о движении сердца и крови по сосудам», посвященная изучению механизмов кровообращения; Декарта, описавшего рефлекторный механизм.

В 19-20 вв. физиология интенсивно развивается: исследования возбудимости тканей провели К. Бернард, Лапик. Значительный вклад внесли ученые: Людвиг, Дюбуа-Реймон, Гельмгольц, Пфлюгер, Бэлл, Ленгли, Ходжкин и отечественные ученые: Овсяников, Ниславский, Цион, Пашутин, Введенский.

Основателем российской физиологической школы стал Иван Михайлович Сеченов(1829-1905), благодаря которому были заложены основы развития многих областей физиологии - изучение газов крови, процессов утомления и «активного отдыха», физиологических основ психических процессов, открыт феномен торможения в ЦНС. Выдающееся значение имели его труды по изучению функций нервной системы (центральное или сеченовское торможение), дыхания, процессов утомления и др. В своей работе «Рефлексы головного мозга» (1863 г.) он развил идею о рефлекторной природе процессов, происходящих в мозге, включая процессы мышления. Сеченов доказал детерминированность психики внешними условиями, т.е. ее зависимость от внешних факторов.

Экспериментальное обоснование положений Сеченова осуществил его ученик Иван Петрович Павлов. Он расширил и развил рефлекторную теорию, исследовал функции органов пищеварения, механизмы регуляции пищеварения, кровообращения, разработал новые подходы в проведении физиологического опыта «методы хронического опыта». За работы по пищеварению в 1904 г. ему была присуждена Нобелевская премия. Павлов изучал основные процессы, протекающие в коре больших полушарий. Используя разработанный им метод условных рефлексов, он заложил основы науки о высшей нервной деятельности. В 1935 г. на всемирном конгрессе физиологов И.П. Павлов был назван патриархом физиологов мира.

Физиология в Украине начала развиваться, как и мировая, в привязке к анатомическим исследованиям. Первые физиологические исследования связанные с Львовским университетом, где работали Я. Костржевский и Т. Седе. Первая университетская кафедра физиологии была создана в 1836 году в Харьковском университете, однако исследования там начались только в 1860-е годы, когда заведующим кафедрой стал Иван Щелков. В Киевском университете кафедру в 1840 году возглавил Эдуард Мирам. Первые украинские физиологи после окончания отечественных университетов обязательно проходили стажировку в Европе, в первую очередь в немецких университетах, в частности: Эдуард Мирам, Александр Вальтер, Сергей Чирьев, первый заведующий кафедрой физиологии Харьковского университета Иван Калиниченко, Василий Данилевский.