РАЗДЕЛ: ФИЗИОЛОГИЯ КРОВООБРАЩЕНИЯ
ЗАНЯТИЕ № 15.
ТЕМА: Физиологические свойства сердца (возбудимость, сократимость). Нагнетательная функция сердца.
Многообразные жизненные функции кровь может выполнять только при условии циркуляции ее по сосудам, что происходит благодаря системе кровообращения. Задача системы кровообращения обеспечение транскапиллярного обмена, движения веществ через сосудистую стенку.
Главным, активным органом системы является сердце, которое представляет собой биологический насос. Функция сердца нагнетательная, создание кровотока за счет выброса и приема крови. Пропустить кровь через малый круг, обогатив ее кислородом и направить в большой круг кровообращения. Однонаправленное движение крови по сосудам осуществляется за счет клапанного аппарата сердца. Любая функция определяется физиологическими свойствами, которые основаны на биофизических, биохимических, энергетических процессах протекающих внутри клетки.
Какие физиологические свойства сердца определяют его функцию?
Возбудимость, проводимость, сократимость, автоматия.
Сердечная мышца отличается от поперечно-полосатой мышцы рядом физиологических особенностей.
Первая ее особенность заключается в том, что она сокращается гораздо медленнее, чем скелетные поперечнополосатые и имеет более продолжительный латентный период.
Вторая особенность заключается в том, что сердечная мышца отвечает на минимальное (пороговое) раздражение максимальным сокращением и при нарастании силы раздражителя не меняет амплитуду сокращения, в отличие от скелетной мышцы, которая на минимальное (пороговое) раздражение отвечает минимальным сокращением и при последующем увеличении силы раздражителя до оптимальной величины амплитуда ее сокращения увеличивается.
Характерной особенностью сердечной мышцы является также наличие рефрактерного периода (т.е. периода невозбудимости) более продолжительного, чем у поперечнополосатой мышцы.
Рефрактерный период был открыт Мареем в 1876 году. Нанося на сердце два раздражения, Марей обнаружил, что второе раздражение остается без ответа, если оно следует очень быстро за первым. В этом опыте впервые было выявлено, что ткань находящаяся в состоянии возбуждения становится невозбудимой
и не отвечает на новое раздражение.
Было установлено, что рефрактерный период состоит из двух фаз: абсолютной и относительной фазы рефрактерности. В абсолютная рефрактерная фаза по времени совпадает с систолой.
В относительную рефрактерную фазу раздражение дает эффект только при условии если оно выше порога раздражения и по времени относительная рефрактерная фаза совпадает с диастолой.
Сердце млекопитающего четырехкамерное.
Сердце лягушки - трехкамерное, состоит из двух предсердий и одного желудочка. Деятельность сердца включает 4 фазы: систолу венозного синуса, систолу предсердий, систолу желудочка диастала желудочка и общую паузу. Эти фазы составляет сердечный цикл, соответствующий одному сердечному толчку.
Цель занятия:
1. Выяснить: а) значение системы кровообращения для жизнедеятельности организма;
б) роль сердца в кровообращении.
2. Изучить физиологические свойства сердечной мышцы.
3. Проанализировать фазовую структуру сердечного цикла.
Домашнее задание:
Нарисовать синхронные графики электрического возбуждения, изменения возбудимости, одиночного мышечного сокращения для:
а) скелетной мышцы; б) миокарда.
Практические работы:
1. Запись и анализ экзокардиограммы.
2. Рефрактерный период сердца и экстрасистола.
Вопросы для обсуждения:
1. Значение кровообращения для организма. Кровообращение, как компонент различных функциональных систем, определяющих гомеостаз.
2. Роль сердца в кровообращении.
3. Физиологические свойства сердца: а) возбудимость, особенности возбудимости в проводящей системе сердца и миокарде, экстрасистола; б) сократимость, одиночный характер сокращения. Закон сердца “все или ничего”
4. Сердечный цикл и его фазы.
5. Что такое систола и диастола?
6. Частота сердечных сокращений у разных видов животных.
7. Что такое рефрактерный период, и какие он имеет фазы?
8. Какое значение имеет длительная рефрактерная фаза для функции сердца?
9. Что такое экстрасистола?
10.Объясните происхождение компенсаторной паузы.
11.Каково биологическое значение рефрактерности сердечной мышцы.
Работа № 1.
Наблюдение за работой изолированного сердца (сердечный цикл). Запись и анализ кардиограммы.
Сердце лягушки отличается по своему строению и функции от сердца теплокровных животных. У лягушки оно состоит из трех камер: двух предсердий и одного желудочка. Кроме того, в месте впадения полых вен в правое предсердие у них формируется венозный синус.
Работа сердца лягушки осуществляется в согласованном сокращении (систолы) венозного синуса, предсердий и желудочка, после чего наступает общее расслабление (диастола). Систола и диастола составляют единый СЕРДЕЧНЫЙ ЦИКЛ.
Визуальное наблюдение бьющегося сердца не может обеспечить достаточно точного анализа его деятельности, поэтому прибегают к методике графической регистрации, когда сам орган, приводит в движение пишущий аппарат. Записывают сокращения сердца в виде кривой на бумаге.
Цель работы: Овладеть методикой графической регистрации сокращений сердца лягушки.
Оборудование: препаравальный набор, штатив с кольцом, рычажок Энгельмана, серфинка, кимограф, раствор Рингера, кюветка с салфеткой.
Объект исследования: лягушка.
Ход работы.
Необходимо приготовить декапитированную лягушку (с разрушенным спинным мозгом). Её закрепляют на дощечке брюшком вверх. Делают сначала поперечный разрез кожи и мышц на 1 см ниже отростка грудной кости (рис. 16).
Рис. 16. Приготовление лягушки для наблюдения за работой сердца.
1 - поперечный разрез, 2- два продольных разреза
3 - сердце лягушки.
Делают два продольных разреза с рассечением костей плечевого пояса. Пинцетом приподнимают кожно-мышечный лоскут, подрезают окружающие его ткани, удаляют их. При этом хорошо просматривается сокращающееся сердце.
Сердечную сорочку оттягивают осторожно пинцетом и отрезают ножницами. Верхушку обнаженного сердца захватывают тонким зажимом - серфином и соединяют его с коротким рычагом писчика (Энгельмана). Заправленное перо подводят к поверхности подготовленного кимографа и записывают работу сердца при обычных условиях (рис.17). Получают кардиограмму сердца лягушки.
КАРДИОГРАММА - кривая записи работы изолированного сердца. В кардиограмме различают: малый зубец-сокращение предсердий, большой - сокращение желудочка. В течение опыта сердце должно находиться во влажном состоянии, его периодически смачивают физиологическим раствором. После проведенной записи анализируют характер кривой, обращают внимание на ее составные части, связанные с сокращением разных отделов сердца (рис.18).
Рис. 17. Запись сокращений сердца лягушки. Вверху изображена кардиограмма.
Рис. 18. Сердечный цикл.
С- систола- сокращение; Д- диастола- расслабление; Р- пауза; С. Ц. – сердечный цикл.
СЕРДЕЧНЫЙ ЦИКЛ -складывается из систолы предсердий, диастолы предсердий, систолы желудочка, диастолы желудочка и общей паузы.
Результат: Подсчитывают число сокращений сердца за одну минуту, и убеждаются, что сокращения различных отделов сердца протекают в определенной последовательности, а именно: венозный синус, предсердия, затем общая пауза, после которой начинается новый цикл.
Вывод: Полученная запись - экзокардиограмма может служить для изучения: частоты и силы сокращений сердца.
РАБОТА № 2. Рефрактерный период сердца и экстрасистола.
Одной из важнейших физиологических особенностей сердечной мышцы является длительный рефрактерный период, который состоит из двух фаз: фазы абсолютной и фазы относительной рефрактерности. Абсолютная рефрактерная фаза по времени совпадает с систолой, относительная рефрактерная фаза - с диастолой. Если во время систолы желудочка искусственно его раздражать, то раздражение остается без ответа. Раздражение, нанесенное на желудочек во время диастолы, вызывает внеочередное сокращение, называемое экстрасистолой.
Экстрасистола и компенсаторная пауза
Возбудимость сердечной мышцы зависит от ее функционального состояния. Так, в период систолы (сокращения) мышца не отвечает на раздражение – АБСОЛЮТНАЯ РЕФРАКТЕРНОСТЬ. Если нанести раздражение на сердце в период диастолы (расслабление), то мышца дополнительно сокращается – ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РЕФРАКТЕРНОСТЬ.
Такое внеочередное сокращение называется ЭКСТРАСИСТОЛОЙ, после нее в сердце наступает более длительная КОМПЕНСАТОРНАЯ ПАУЗА (рис.2).
Рис. 2. Желудочковые экстрасистолы (обозначены стрелками) и следующие за ними компенсаторные паузы.
Цель работы:
1. Записать экстрасистолу.
2. Провести анализ возбудимости миокарда в разные фазы сердечного цикла.
Оборудование: препаровальный набор, кюветка с салфеткой, кимограф, универсальный штатив с рычажком Энгельмана, электростимулятор, раствор Рингера, сердечная канюля, серфинка.
Объект исследования: лягушка.