Изучение физиологии возбудимых тканей..

Введение

Общие сведения. Способность адаптироваться к постоянно изменяющимся ус¬ловиям внешней среды является одним из основных признаков живых систем. В основе приспособительных реакций организма лежит раздражимость способность реагировать на действие различных факторов изменением структуры и функций. Раздра¬жимостью обладают все ткани животных и растительных орга¬низмов . В процессе эволюции происходила постепенная диффе¬ренциация тканей, участвующих в приспособительной деятель¬ности организма. Раздражимость этих тканей достигла наивыс¬шего развития и трансформировалась в новое свойство - возбудимость. Под этим термином понимают способность ряда тканей (нервной, мышечной, железистой) отвечать на раздражение гене¬рацией процесса возбуждения. Возбуждение это сложный фи¬зиологический процесс временной деполяризации мембраны клеток, который проявляется специализированной реакцией тка¬ни (проведение нервного импульса, сокращение мышцы, отделе¬ние секрета железой и т. д.). Возбудимостью обладают нервная, мышечная и секреторная ткани, которые называют возбудимыми тканями. Возбудимость различных тканей неодинакова. Ее вели¬чину оценивают по порогу раздражения - минимальной силе раздражителя, которая способна вызвать озбуждение. Менее сильные раздражители называются подпороговыми, а более силь¬ные - сверхпороговыми.
Раздражителями, вызывающими возбуждение, могут быть любые внешние (действующие из окружающей среды) или внут¬ренние (возникающие в самом организме) воздействия. Все раз¬дражители по их природе можно разделить на три группы: физи¬ческие (механические, электрические, температурные, звуковые, световые), химические (щелочи, кислоты и другие химические вещества, в том числе и лекарственные) и биологические (виру¬сы, бактерии, насекомые и другие живые существа).
По степени приспособленности биологических структур к их восприятию раздражители можно разделить на адекватные и не¬адекватные. Адекватными называются раздражители, к восприя¬тию которых биологическая структура специально приспособлена в процессе эволюции. Например, адекватным раздражителем для фоторецепторов является свет, для барорецепторов - изменение давления, для мышц - нервный импульс. неадекватными называются такие раздражители, которые действуют на структу¬ру, специально не приспособленную для их восприятия. Напри¬мер, мышца может сокращаться под влиянием химического, теплового, электрического раздражений, хотя адекватным раз¬дражителем для нее является нервный импульс. Пороговая сила неадекватных раздражителей во много раз превышает пороговую силу адекватных.
Целью работы является изучение физиологии возбудимых тканей.
Основные задачи работы. На основе изучения литературы рассмотрим следующие вопросы:
1. Биоэлектрические явления в возбудимых тканях. Природа возбуждений.
2. Мембранный потенциал.
3. Изменения мембранного потенциала. Пороговые и подпороговые раздражители.
4. Потенциал действия.
5. Изменения возбудимости при возбуждении.
6. Законы раздражения возбудимых тканей




1. Биоэлектрические явления в возбудимых тканях. Природа возбуждения


Возбуждение представляет собой сложную совокупность фи¬зических, химических и физико-химических процессов, в резуль¬тате которых происходит быстрое и кратковременное изменение электрического потенциала мембраны.
Первые исследования электрической активности живых тка¬ней были проведены Л. Гальвани . Он обратил внимание на сокра¬щение мышц препарата задних лапок лягушки, подвешенной на медном крючке, при соприкосновении с железными перилами балкона (первый опыт Гальвани). На основании этих наблюдений им был сделан вывод, что сокращение лапок вызвано «животным электричеством» которое возникает в спинном мозге и передает¬ся по металлическим проводникам (крючку и перилам) к мыш¬цам.
Физик А. Вольта , повторив этот опыт, пришел к другому за¬ключению. Источником тока, по его мнению, является не спин¬ной мозг и «животное электричество», а разность потенциалов, образующаяся в месте контакта разнородных металлов меди и железа, а нервно-мышечный препарат лягушки является лишь проводником электричества. В ответ на эти возражения Л. Галь¬вани усовершенствовал опыт, исключив из него металлы. Он пре¬парировал седалищный нерв вдоль бедра лапки лягушки, затем набрасывал нерв на мышцы голени, что вызывало сокращение мышцы (второй опыт Гальвани), тем самым доказав существова¬ние «животного электричества».
Позднее Дюбуа-Реймоном было установлено, что поврежден¬ный участок мышцы имеет отрицательный заряд, а неповрежден¬ный участок - положительный. При набрасывании нерва между поврежденным и неповрежденным участками мышцы возникает ток, который раздражает нерв и вызывает сокращение мышцы. Этот ток был назван током покоя, или током повреждения. Так бы¬ло показано, что наружная поверхность мышечных клеток заря¬жена положительно по отношению к внутреннему содержимому.

2. Мембранный потенциал


В состоянии покоя между наружной и внутренней поверхно¬стями мембраны клетки существует разность потенциалов, кото¬рая называется мембранным потенциалом (МП), или, если это клетка возбудимой ткани, - потенциалом покоя. Так как внут¬ренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной, то, принимая потенциал наружного раствора за нуль, МП записывают со знаком «минус». Его величина у разных клеток колеблется от минус 30 до минус 100 мВ .
Первая теория возникновения и поддержания мембранного потенциала была разработана Ю.Бернштейном (1902). Исходя из этого, что мембрана клеток обладает высокой проницаемостью для ионов калия и малой проницаемостью для других ионов, он показал, что величину мембранного потециала можно определить, используя формулу Нернста : .


где Ем - разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны;
Ек - равновесный потенциал для ио¬нов калия;
R - газовая постоянная;
Т - абсолютная температура;
n - валентность иона;
F - число Фарадея;
[К+]вн - внутренняя и [К+]н - наружная концентрация ионов калия.
В 1949 - 1952 гг. А.Ходжкин, Э.Хаксли, Б.Катц создали со¬временную мембранно-ионную теорию, согласно которой мембранный потенциал обусловлен не только концентрацией ионов калия, но и натрия и хлора, а также неодинаковой проницаемос¬тью для этих ионов мембраны клетки. Цитоплазма нервных и мышечных клеток содержит в 30 - 50 раз больше ионов калия, в 8 - 10 раз меньше ионов натрия и в 50 раз меньше ионов хлора, чем внеклеточная жидкость. Проницаемость мембраны для ионов обусловлена ионными каналами, макромолекулами белка, пронизывающими липидный слой. Одни каналы открыты постоянно, другие (потенциалозависимые) открываются и закрыва¬ются в ответ на изменения МП. Потенциалозависимые каналы подразделяются на натриевые, калиевые, кальциевые и хлор¬ные. В состоянии физиологического покоя мембрана нервных клеток в 25 раз более проницаема для ионов калия, чем для ио¬нов натрия .
Таким образом, согласно обновленной мембранной теории асимметричное распределение ионов по обе стороны мембраны и связанное с этим создание и поддержание мембранного потенци¬ала обусловлено как избирательной проницаемостью мембраны для различных ионов, так и их концентрацией по обе стороны от мембраны, а более точно величину мембранного потенциала можно рассчитать по формуле :

где Рк′, PNa′, PCI - проницаемость для ионов калия, натрия и хлора.

Введение 3
1. Биоэлектрические явления в возбудимых тканях. Природа возбуждений
5
2. Мембранный потенциал 7
3. Изменения мембранного потенциала. Пороговые и подпороговые раздражители
10
4. Потенциал действия 12
5. Изменения возбудимости при возбуждении 14
6. Законы раздражения возбудимых тканей 17
Выводы 21
Список литературы 23

Список литературы

1. Агаджанян Н.А., Власова И.Г., Ермакова Н.В., Торшин В.И. Основы физиологии человека. Учебник. Изд. 2-е, испр. М.: Изд-во РУДН, 2004. 408с.
2. Максимов В.И. Основы анатомии и физиологии человека. М.: КолосС, 2004 167с.
3. Основы анатомии и физиологии человека. В.И.Максимов, Т.В.Ипполитова, В.Д.Фомина. М.: КолосС, 2004. 168с.
4. Парсонс Т. Анатомия и физиология. Справ. Перев. с англ. Ю.Рудаковой. М.: АСТ Астрель, 2003г. 282с.
5. Федюкович Н.И. Анатомия и физиология человека. Ростов н/Дону: Феникс, 2005 478с.