Физиология возбудимых тканей

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

Анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности,

Института естественных и социально-экономических наук,

Р.И. Айзман

«___» ____________ 20___ г.

Б.3.6. Физиология человека и животных, высшая нервная деятельность,

Иммунология

Направление подготовки:

Биология

Профиль:

Общая биология

Квалификация выпускника:

Бакалавр

Новосибирск 2011

СОСТАВИТЕЛИРоман Иделевич Айзман, д-р биол. наук, профессор

Яна Леонидовна Завьялова, канд. биол. наук, доцент

Галина Анатольевна Корощенко, канд. биол. наук, доцент

РЕКОМЕНДОВАНО К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

на заседании кафедры анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности

(протокол № _____ от «____» ___________20__ г.)

СОГЛАСОВАНО

Декан/директор ________________________ Просенко А.Е.

Начальник УМУ: _______________ Добровольская Е.В.

Директор библиотеки _________________ Есина Л.Н.

(подпись) (Ф.И.О)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Физиология человека и животных, высшая нервная деятельность, иммунология – одна из наиболее важных и сложных дисциплин в цикле биологических наук. Изучая функции живого организма в разных условиях его существования, физиология, наряду с иммунологией, рассматривающей проблему защитных механизмов через распознавание «своего» и «чужого», открывает широкие перспективы для целенаправленного воздействия на деятельность организма, что определяет большую практическую значимость этих наук.

Достижения в области медицины, психологии, гигиены труда, спорта, питания, в космических исследованиях, развитие биокибернетики, бионики и многих других наук, успехи в организации педагогического процесса в значительной степени определяются успехами физиологии. Физиология служит фундаментом для научного обоснования ряда учебных дисциплин профессионально-педагогического цикла: психологии, педагогики, гигиены и др.

Физиология человека и животных – наука сугубо экспериментальная, поэтому овладение теоретическими знаниями невозможно без большого лабораторно-практического курса. Его развертывание зависит от технической оснащенности лаборатории и наличия экспериментальных животных. В этой связи большое подспорье в демонстрации экспериментов оказывают видеофильмы и динамические модели, использование компьютерных схем и презентаций. Повышение интереса к изучению предмета обусловлено также большим количеством экспериментальных работ на человеке и самонаблюдений, позволяющих увидеть практическую направленность курса. Творческому освоению предмета способствуют задания для самостоятельной работы, включающие решение физиологических задач, подготовка и проведение конференций, коллоквиумов, научных семинаров, презентаций по различным темам курса. Большое внимание уделяется также компьютерному тестированию знаний студентов в процессе изучения дисциплины.

Программа определяет объем знаний, умений и навыков, которые должны получить студенты биологи.

Цель освоения дисциплины:сформировать у студента систему знаний по изучаемой дисциплине для дальнейшего развития и совершенствования общебиологического и диалектико-материалистического мировоззрения, для овладения приемами научного исследования, а также для формирования приемов и навыков преподавания данного предмета.

Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата:дисциплина Б.3.6. «Физиология человека и животных, высшая нервная деятельность, иммунология» относится к обязательным дисциплинам базовой части профессионального цикла подготовки бакалавров по направлению 020400.62 Биология, профилю Общая биология. Она изучается в 6-м семестре в объёме 144 часов, 4 зачётные единицы.

Итоговая форма контроля:экзамен.

Требования к результатам освоения программы. Курс направлен на формирование следующих компетенций: ПК-3 (таблица 1).

Таблица 1. Требования к результатам освоения программы

Формируемые компетенции

Дескрипторы

ПК-3 - Демонстрирует знание принципов структурной и функциональной организации биологических объектов и механизмов гомеостатической регуляции; применяет основные физиологические методы анализа и оценки состояния живых систем.

- Знать: нормы физиологических показателей здорового организма и признаки нарушения здоровья; признаки неотложных состояний, причины и факторы их вызывающие; методы и способы оказания первой медицинской помощи. причины возникновения и способы профилактики наиболее распространенных соматических и инфекционных заболеваний; основы ВНД и иммунологии. - Уметь: распознать признаки нарушения здоровья; анализировать функциональное состояние и работоспособность; оказывать первую медицинскую помощь. - Владеть: навыками постановки простого физиологического эксперимента на животных и наблюдения на человеке, методикой проведения виртуальных физиологических опытов; алгоритмом оказания первой медицинской помощи при неотложных ситуациях.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Содержание тем лекционного курса

Введение в предмет

Предмет, метод, основные этапы развития физиологии. Физиология как экспериментальная наука. Острый и хронический эксперимент. Пре­имущества и ограниченность применения каждого из них. Основные ме­тоды, применяемые в современной физиологии. Место физиологии в ряду биологических наук. Роль физиологии в общем образовании учителя. Физиология на современном этапе развития. Главные направления сов­ременных физиологических исследований. Общее представление о регу­ляции функций организма. Нервная, гуморальная, гормональная и местная регу­ляции. Эволюция механизмов регуляции функций. Развитие идеи о це­лостности организма и его взаимосвязи с окружающей средой (И.М.Сеченов). Понятие о внутренней среде организма (Клод Бернар). Гомеостаз и его значение в жизнедеятельности (У.Кэннон).

Физиология возбудимых тканей

Основные свойства живых тканей: раздражимость, возбудимость, проводимость, функциональная лабильность. Раздражители, их виды. Роль силы раздражителя и времени его действия. Зависимость "время-сила". Хронаксия и реобаза. Полезное время. Адекватные и неадек­ватные раздражители. Универсальность электрического раздражителя в физиологических исследованиях.

Возбудимые ткани, их виды. Состояние физиологического покоя. Потенциал покоя, его природа. Роль ионной асимметрии в возникновении потенциала покоя. Ионные каналы и насо­сы, их роль. Пассивный и активный транспорт ионов и веществ, виды транспорта: простая и облегченная диффузия, первично и вторично активный транспорт.

Возбуждение - активный физиологический процесс, его значение в деятельности живых существ. Исторические сведения об изучении биоэлектрических явлений. Работы Гальвани, Маттеучи, Дюбуа-Реймона. Ионный механизм возбуждения. Местный процесс и расп­ространяющееся возбуждение, их принципиальная разница. Роль работ В.Ю.Чаговца, Ю.Бернштейна, Ходжкина, Хаксли и Катца в разработке мембранно-ионной теории. Расчёт равновесного потенциала мембраны (Формулы Нернста и Гольдмана). Потенциал действия, его фазы. Пик, отрицательный и положительный следовые потенциалы. Изме­нение возбудимости в различные фазы потенциала действия. Абсолютная и относительная рефрактерность, экзальтация и субнормальность. Фак­торы, обусловливающие изменение возбудимости. Роль процесса натрие­вой инактивации в развитии рефракторной фазы. Предполагаемый меха­низм инактивации.

Законы и механизм проведения возбуждения по нервному стволу. Сальтаторное и несальтаторное проведение. Мякотные и безмякотные волокна. Скорость проведения возбуждения по различным волокнам, их классифика­ция в зависимости от скорости проведения.

Торможение как активное состояние возбудимой ткани. Виды и механизмы торможения: деполяризационное и гиперполяризационное, пресинаптиченское и постсинаптическое. Центральное и периферическое торможение. Роль исследований И.М.Сеченова, Н.Е.Введенского и А.А.Ухтомского в развитии представлений о тормозном процессе. Пессимальное торможение, условия и механизм его возникновения. Био­логическая роль торможения.

Синапсы. Электрические синапсы. Синапсы с химическим механизмом проведения возбуждения. История открытия химического механизма проведения в синапсах. Эксперименты Клода Бернара, Леви, Дейла, Д.А.Самойлова, А.Г.Гинецинского. Холинэргические и адренэргические синапсы. Возбуждающие и тормозные медиаторы. Роль рецептивной субстанции. Другие медиаторы, их распространенность в центральной нервной системе. Возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). Тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП).

Виды мышечных тканей (скелетная, гладкая и сердечная мускула­тура). Их особенности. Законы работы мышц. Понятие о нейромоторной единице. Суммация одиночных мышечных сокращений. Виды и механизмы тетануса. Гладкий и зубчатый тетанус. Теория тетануса Г.Гельмгольца и Н.Е.Введенского. Современные данные о тонком строении мышечного волокна. Механизм мышечного сокращения. Теория скольжения. Роль кальция и АТФ. Механизмы сопряжения электромеханических процессов.

Физиология крови

Кровь как составная часть внутренней среды организма. Общее количество крови в организме. Функции крови. Отдельные части крови. Гематокрит. Форменные элементы, их виды и функции. Методы счета форменных элементов. Значение в диагностике. Жизненный цикл форменных элементов. Механизмы регуляции гемопоэза.

Плазма крови, её ионный и белковый состав, физико-химические свойства. Роль белков плазмы. Осмотическая концентрация крови. Понятие об осмотическом и онкотическом давлении, их физиологическом значении. Гемолиз, виды гемолиза. Осмотическая резистентность эритроцитов. Буферные свойства крови, их значение, виды буферных систем.

Факторы свертывания крови плазматического и тромбоцитарного происхождения. Механизм свертывания крови, его стадии. Антисвертывающая система крови. Антикоагулянты. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ).

Физиология кровообращения

Кровообращение и его роль в жизнедеятельности организма. Об­щий план строения кровеносной системы. Функциональное назначение сердца. Основные особенности строения сердечной мышцы, функциональ­ные свойства сердечной мышцы. Сердечный цикл. Фазы сердечного цикла. Клапанный аппарат сердца и его роль. Работа клапанного аппарата во время осуществления сердечного цикла. Автоматия сердца и его природа. Градиент автоматии. Медленная диастолическая деполяризация как причина возникновения спонтанного возбуждения в клетках водите­ля ритма. Форма и временные характеристики потенциалов действия клеток синусного узла и мышечных клеток предсердий и желудочков. Проводящая система сердца, ее строение. Скорость проведения возбуждения в различных отделах сердца. Атриовентрикулярная задержка. Возбудимость сердечной мышцы и её изменение во время сократительного процесса. Особенности рефракторной фазы. Экстрасистола. Виды экстрасистол. Компенсаторная пауза и ее происхождение. Сократимость сердечной мышцы. Закон "все или ничего".

Регуляция деятельности сердца. Интракардиальные механизмы ре­гуляции: гомео- и гетерометрическая регуляция. Закон Франка-Старлинга. Эффект Боудича, эффект Анрепа. Внутрисердечные периферичес­кие рефлексы. Внутрисердечная гуморальная регуляция (ацетилходин, ионы кальция и калия, продукты метаболизма и пр.). Экстракардиальные механизмы регуляции. Нервно-рефлекторная регуляция. Роль блуждающих и симпатических нервов. Усиливающий нерв И.П.Павлова. Рефлекс Бейнбриджа. Тонус центров, регулирующих деятельность сердца. Рефлексы с аортальной и синокаротидной рефлексогенных зон. Сопряженные рефлексы на сердце. Гуморальная регуляция деятельности сердца (адреналин, норадреналин, тироксин, и др.).

Гемодинамика - учение о законах движения крови по сосудам. Основные гемодинамические показатели. Формула, связывающая объем, сосудистое сопротивление и давление в системе кровообращения. Факторы, определяющие непрерывность тока крови по сосудам. Схема Вебера. Объемная и линейная скорость кровотока, их изменения по ходу сосудистой системы. Формула, связывающая линейную и объемную скорости. Систолический и минутный объем крови, их величины в норме, в состоянии покоя и при физической нагрузке. Величина кровяного давления в различных отделах сосудистого русла. Факторы, обусловливающие величину кровяного давления. Изменения периферического сосудистого сопротивления по ходу кровеносной системы. Изменения АД в связи с фазами сердечной деятельности. Систолическое, диастолическое и пульсовое АД. Волны 1-го порядка. Дыхательные изменения АД (волны 2-го порядка). Волны 3-его порядка, их происхождение. Методы регистрации кровяного давления у человека и животных. Особенности капиллярного и венозного кровотока. Факторы, обеспечивающие движение крови по венам. Особенности коронарного кровотока. Сосудистый тонус, его происхождение и функциональное значение. Базальный тонус. Роль гидростатического фактора в кровообращении. Изменения сосудистого тонуса в невесомости и после длительного постельного режима. Рефлекторная регуляция артериального давления. Прессорный и депрессорный сосудистые рефлексы. Рецепторы системы высокого давления, их место расположения и импульсная активность. Реакция на изменения артериального давления. Сосудодвигательный центр, его значение и функциональная организация. Сосудодвигательные нервы, их влияние на тонус сосудов. Гуморальная регуляция сосудистого тонуса. Сосудосуживающие и сосудорасширяющие вещества (депрессорная система). Роль ренин-ангиотензиновой системы в регуляции АД. Общая схема саморегуляции системного артериального давления. Работы И.П.Павлова в области рефлекторной саморегуляции кровяного давления.

Реакция сердечно-сосудистой системы на изменения окружающей температуры, положения тела, ускорительные перегрузки, физическую и умственную деятельность, прием пищи. Зависимость кровоснабжения органов от их функционального состояния. Современные методы коррекции работы сердечно-сосудистой системы. Капиллярное кровообращение. Опыты Крога. Регуляция капиллярного кровообращения. Роль гистамина, вазопрессина, оксида азота, эндотелина и других гуморальных продуктов в регуляции капиллярного кровообращения.

Лимфа, её состав и образование. Элементы лимфатической системы. Лимфообращение. Микроциркуляторное русло.

Физиология дыхания

Сущность и физиологическое значение процесса дыхания, его основные звенья. Внешнее и внутреннее дыхание. Типы внешнего дыхания: кожный, жаберный, диффузионный, легочной. Изменения объема легких при дыхании, механизм вдоха и выдоха. Дыхательные мышцы: основные и вспомогательные. Отрицательное давление в плевральной полости, его изменения во время дыхательного акта. Схема Дондерса. Легочная вентиляция. Содержание кислорода и углекислого газа в атмосферном, выдыхаемом и альвеолярном воздухе. Перенос газов кровью. Физически растворенные и химически связанные газы, их количественное соотношение. Значение парциального давления газов (кислород и углекислый газ) в альвеолярном воздухе и напряжения физически растворенных газов в крови и тканях для легочного и тканевого газообмена. Транспорт газов кровью: физический и химический связанный перенос кислорода и углекислого газа. Роль гемоглобина в снабжении тканей кислородом. Кривая диссоциации оксигемоглобина: её зависимость от содержания углекислого газа в крови, температуры, рН крови и других факторов.

Механизм регуляции дыхания. Дыхательный центр, его локализация и функциональная структура. Автоматия дыхательного центра, её механизмы. Относительность автоматизма дыхательного центра у высших животных. Афферентные влияния с различных рецепторов (хеморецепторы каротидного и аортального клубочков), механорецепторов легких, проприорецепторов дыхательных мышц, и др. на активность дыхательного центра. Чувствительность дыхательного центра к напряжению углекислого газа. Произвольная регуляция дыхания. Гуморальная регуляция дыхания. Защитные дыхательные рефлексы. Особенности дыхания при повышенном и пониженном атмосферном давлениях. Изменения дыхания при физической нагрузке, стрессовых ситуациях и др.

Физиология пищеварения

Функциональное назначение пищеварительной системы, ее отделы. Роль каждого из них. Типы пищеварения в зависимости от локализации гидролитического процесса. Полостное и пристеночное (мембранное пищеварение). Работы А.М.Уголева. Методы исследования пищеварительной системы. Значение трудов И.П.Павлова и его школы в разработке физиологии пищеварения.

Пищеварение в полости рта. Физиологическая роль слюны, её состав. Слюноотделение и его регуляция. Функциональные особенности пищевода.

Пищеварение в желудке. Состав и свойства желудочного сока. Значение соляной кислоты в пищеварительном процессе. Кислотность и её определение. Роль слизи. Фазы отделения желудочного сока: сложно-рефлекторная и гуморальная. Регуляция желудочной секреции. Роль блуждающих нервов, гастрина и гистамина. Работы И.П.Павлова и И.Гейденгайна.

Пищеварение в двенадцатиперстной кишке. Внешнесекреторная деятельность поджелудочной железы. Состав и свойства сока поджелудочной железы. Регуляция панкретической секреции. Работы Бейлиса и Старлинга. Исследования И.П.Павлова. Значение печени в пищеварении. Желчь, её состав и свойства. Физиологическое значение желчи. Регуляция желчеобразования и желчевыведения.

Кишечный сок, его состав и свойства, механизм секреции. Регуляция секреторной функции кишечника. Особенности пищеварения в толстом кишечнике. Значение микрофлоры кишечника.

Всасывательная функция пищеварительного аппарата. Всасывание воды и солей в различных отделах пищеварительного тракта. Всасывание аминокислот, продуктов гидролиза жиров, углеводов. Механизмы всасывания различных веществ. Значение микроворсинок для всасывания.

Методы изучения моторики желудочно-кишечного тракта. Жевание, его значение для процесса пищеварения. Акт глотания, его фазы. Движение пищевода. Моторная функция желудка и её регуляция. Механизм эвакуации желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку. Моторика тонкого кишечника. Виды движений, их функциональная значимость. Регуляторные воздействия на моторику. Двигательная активность толстого кишечника, её особенности. Акт дефекации.