2 курс / Нормальная физиология / ВИРТУАЛЬНЫЙ_ПРАКТИКУМ_ПО_НОРМАЛЬНОЙ_ФИЗИОЛОГИИ

экраном осциллографа. Обозначения «Поток слева» и «Давление слева» соответствуют потоку воздуха и давлению в левом легком, а «Поток справа» и «Давление справа» соответствуют потоку воздуха и давлению в правом легком. «Общий поток» ‒ это сумма левого и правого потока.

Рис. 28. Экран работы «Факторы, изменяющие дыхание»

Практическая часть

Работа № 4. Эффект сурфактанта на дыхательные объемы

Ход работы:

1.Табло регистрации результатов внизу экрана должно быть очищено от предыдущих данных эксперимента. Если это не сделано, нажмите кнопку «Очистить таблицу».

2.Радиус трубки для подачи воздуха должен быть установлен на 5 мм, а «Скорость насоса» должна быть установлена на 15 ходов поршня в минуту.

141

https://t.me/medicina_free

3.Щелкните кнопкой «Старт» и позвольте метке пройти через всю длину монитора осциллографа. Затем щелкните кнопкой «Зарегистрировать результат». Эта базовая линия будет служить контролем для результатов серий экспериментов.

4.Теперь щелкните кнопкой «Сурфактант», чтобы добавить его к системе. Повторите этап 3.

Что происходит с дыхательным объемом при добавлении сур-

фактанта? _____________________________________________

Врезультате изменения дыхательного объема, что происходит с притоком воздуха в каждом легком и с общим притоком в результате изменения дыхательного объёма? __________________

Почему это происходит? __________________________________

5.Ответьте на поставленные вопросы у себя в отчетах.

Работа № 5. Эффект пункции грудной клетки

Напомним, что если стенка грудной полости пунктируется, то внутри грудное давление будет уравниваться с атмосферным давлением, в результате чего легкие не могут наполняться. Это состояние называется «Пневмоторакс» и наблюдать его мы будем в следующей работе.

Ход работы:

1.Не убирайте результаты предыдущей работы из табло.

2.Если остались какие-либо метки на мониторе осциллографа, щелкните кнопкой «Убрать метки».

3.Щелкните кнопкой «Промывка», чтобы удалить сурфактант, используемый в предыдущей работе.

4.Убедитесь, что радиус трубки для притока воздуха составляет 5 мм и что скорость насоса равна 15 ходам поршня в минуту.

5.Щелкните кнопкой «Старт» и позвольте следовой метке продвинуться по длине всего монитора осциллографа.

6.Щелкните кнопкой «Зарегистрировать результат», это будет служить контролем результатов.

7.Теперь щелкните кнопкой «Закрыть клапан» для левого легкого.

8.Нажмите кнопку «Старт» и опять позвольте следовой метке пройти вдоль всей длины монитора осциллографа.

9.Щелкните кнопкой «Зарегистрировать результат».

142

https://t.me/medicina_free

10. Зафиксируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

Что происходит с левым легким при нажатии на кнопку клапа-

на? Почему? _____________________________________________

Что происходит со скоростью «Общего потока»? ____________

Каким является давление в правом легком? ___________________

Изменяется ли давление в правом легком? ____________________

Если бы не существовало ничего, что отделяет левое легкое от правого легкого, что должно было бы произойти при открытии клапана для левого легкого? Почему? ________________________

Теперь щелкните клапаном для левого клапана, чтобы закрыть его. Что происходит? Почему? _____________________________

Щелкните кнопкой «Возвращение в исходное состояние» (рядом с кнопкой «Промывка», вверху трубки для притока воздуха). Что происходит при этом? ____________________________________

Опишите взаимоотношения, которые являются необходимым условием между внутригрудным давлением и атмосферным давлением, чтобы обеспечить поступление воздуха в легкие. _______

Проведите и опишите Ваш собственный эксперимент для тестирования эффекта открытия клапана правого легкого. Имеются ли отличия от эффекта открытия клапана левого легко-

го? _____________________________________________________

Работа № 6. Вариации в дыхании

Внорме альвеолярная вентиляция соответствует нуждам тканей в организме и оценивается по парциальному давлению углекислого газа (РСО2). Углекислый газ является основным компонентом регуляции частоты дыхания. Вентиляция (частота дыхания дыхательный объем) поддерживает нормальное парциальное давление кислорода и углекислого газа в легких и в крови. Перфузия, кровоток легких, соответствует вентиляции. Способы дыхания человека регулируются дыхательным и сердечнососудистым центрами мозга, в результате чего дыхательная и сердечнососудистая система могут эффективно работать вместе.

Вследующей работе Вы будите изучать эффекты учащенного дыхания, возвратного дыхания и задержки дыхания на показатели уровня углекислого газа в крови. Учащенное дыхание увеличивает частоту дыхания, а альвеолярная вентиляция становится усиленной для нужд тканей. Результатом этого является сниже-

143

https://t.me/medicina_free

ние поставки углекислого газа для альвеолярной вентиляции. Альвеолярная вентиляция становится слишком большой для количества производимого углекислого газа. При возвратном дыхании воздух вновь поступает туда, откуда вдыхался, поэтому РСО2 (парциальное давление углекислого газа) в альвеолах (и соответственно в крови) повышается.

При задержке дыхания не происходит никакой вентиляции и отсутствует газообмен между альвеолами и кровью.

Щелкните кнопкой «Эксперимент» на верхней панели экрана и выберите работу «Вариации в дыхании». Откроется экран с работой (рис. 29), очень сходный с экраном для предыдущих работ. Обратите внимание на новые кнопки: учащенное дыхание, возвратное дыхание, задержка дыхания и нормальное дыхание. Щелкая этими кнопками, Вы будите задавать разные вариации дыхания.

Рис. 29. Экран работы «Вариации в дыхании»

144

https://t.me/medicina_free

Ход работы:

1.Монитор осциллографа и регистрационное табло должны быть очищены от предыдущих результатов с помощью кнопок «Убрать метки» и «Очистить табло».

2.Радиус трубки для притока воздуха установите на 5 мм. Используйте для этого кнопки (+) и (-), рядом с индикатором радиуса.

3.Щелкните кнопкой «Старт» и установите базовую линию контроля. Не забывайте щелкать кнопкой «Зарегистрировать результат» в конце серии эксперимента. Оставьте линию контроля на мониторе осциллографа.

4.Щелкните кнопкой «Старт» снова, но, в то же время, нажмите кнопку «Учащенное дыхание», когда следовая метка достигнет значения в 10 с на мониторе осциллографа. Наблюдайте

за уровнями РСО2 на дисплее.

5.После того как следовая метка дойдет до конца экрана, щелкните «Зарегистрировать результат».

Что происходит с уровнем РСО2 во время учащенного дыхания? _

Почему? ________________________________________________

6.Зарегистрируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

7.Перед следующей работой щелкните кнопкой «Убрать

метки».

Работа № 7. Возвратное дыхание

Ход работы:

1.Повторите этапы работы «Вариации в дыхании», но используя кнопку «Возвратное дыхание.

2.Зарегистрируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

Что происходит с уровнем РСО2 во время возвратного дыхания?

Почему? ________________________________________________

Изменится ли общий поток воздуха? ________________________

Почему? ________________________________________________

Работа № 8. Задержка дыхания

Вновь щелкните кнопкой «Убрать метки», чтобы очистить монитор осциллографа.

145

https://t.me/medicina_free

Ход работы:

1.Нажмите кнопку «Старт» и установите линию контроля. Не забывайте щелкать кнопкой «Зарегистрировать результат» в конце серии эксперимента. Остановите линию контроля на мониторе осциллографа.

2.Снова щелкните кнопкой «Старт», но в то же время, щелкните кнопкой «Задержка дыхания», когда метка достигнет 10-секундной отметки на мониторе осциллографа. Наблюдайте за уровнем РСО2 в окошке дисплея.

3.На 20-секундной отметке щелкните кнопкой «Нормальное дыхание» и позвольте следовой метке остановиться в конце экрана.

4.Нажмите кнопку «Зарегистрировать результат».

5.Зафиксируйте полученные результаты и ответьте на поставленные вопросы в своем отчете.

Что происходит с уровнем РСО2 при задержке дыхания? _______

Почему? ________________________________________________

Что изменится, когда Вы возвратитесь к нормальному дыха-

нию? ___________________________________________________

146

https://t.me/medicina_free

ТЕМА 9. Физиология пищеварения

Цель:

1.Дать определения желудочно-кишечному тракту, роли добавочных желез, процессу пищеварения, гидролазам, амилазе слюны, углеводам, белкам, липидам, солям желчных кислот, пепсину и липазе.

2.Понять основные функции и процессы пищеварительной системы.

3.Дать определение специфичности действия ферментов.

4.Объяснить значение температуры и уровней pH.

5.Определить три основные категории пищевых молекул.

6.Объяснить, каким образом активность ферментов может быть исследована по данным химического анализа.

7.Определить основные энзимы, субстраты и продукты пищеварения углеводов, белков и жиров.

Основные обозначения:

Амилаза – Amylase Анализировать – Analyze

Буфер – Buffer

Деионизированная вода – Deionised Water Заморозка – Freeze

Зарегистрировать результат – Record Date Измерить рН – Meagure pH Инкубировать – Incubate

Инструменты – Tools Кипячение – Boil Крахмал – Starch Липаза – Lipase Мальтаза – Maltose Пепсин – Pepsin

Промывка тест-пробирок – Test Tube Washer Распределитель тест-пробирок – Test Tube Dispenser

Химические и физические процессы пищеварения – Chemical end Physical Processes of Digestion

Эксперимент – Experiment

147

https://t.me/medicina_free

Теоретическая часть

Пищеварительная система, также называемая гастроинтестинальной, состоит из пищеварительного тракта (гастроинтестинального тракта) или желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и добавочных желез, которые секретируют энзимы и жидкости, необходимые для пищеварения. ЖКТ включает в себя ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник, прямую кишку и анус. Основными функциями пищеварительной системы являются переваривание пищи, разрушение пищи до наипростейших компонентов, экстракции питательных веществ из этих компонентов для абсорбции в организме и удаление продуктов пищеварения.

Большая часть пищевых веществ не может быть абсорбирована в кровоток без первоначального разрушения на более мелкие частицы. Пищеварение является процессом гидролиза пищевых молекул до более мелких частиц с помощью экзимов в пищеварительном тракте.

Пищеварительными энзимами являются гидролазы: они катализируют добавление воды к пищевым молекулам для их разрушения на более мелкие субъединицы. Например, когда две аминокислоты связываются вместе, образуя белок, -ОН- группа удаляется от карбоксильного конца одной из аминокислот, а -Н+ удаляется от аминогруппы второй аминокислоты, образуя дипептидную связь между двумя аминокислотами и водой.

При разрушении такого белка (протеина), пищеварительный энзим катализирует добавление воды (-ОН- + -Н+) к дипептидной связи, устраняет связь, восстанавливая карбоксильную группу первой аминокислоты и аминогруппу второй аминокислоты, что эффективно разрушает белок на две аминокислотные субъединицы.

Когда пищевая молекула разрушается до простейших компонентов, эти компоненты абсорбируются через эпителиальные клетки, которые выстилают кишечный тракт, а затем попадают в кровеносное русло.

Кроме гидролаз, пищеварительные энзимы являются суб- стратно-специфичными, то есть работают на одних субъединицах, но не работают на других. Например, амилаза слюны является энзимом, который разрушает крахмал (находящийся в пище,

148

https://t.me/medicina_free

подобной кукурузе, картофелю, хлебу и так далее) и гликоген (животный крахмал), но не разрушает целлюлозу (имеющуюся в клеточной стенке растений).

Ключевую роль в эффективности действия пищеварительных энзимов играют два фактора: температура и уровень рН. Увеличение температуры может вызвать реакцию ускорения, так как это заставляет молекулы передвигаться быстрее, и за счет этого повышается контакт с энзимом; однако, слишком высокая температура будет разрушать молекулярное связывание, которое стабилизирует конфигурацию энзима, способствуя денатурации энзима (то есть лежит в основе структурного изменения, которое ограничивает его функциональность). Кроме этого, каждый энзим имеет оптимальный уровень рН, при котором он является наиболее активным. В пределах этого оптимального уровня рН, энзим будет работать, а при уровне рН ниже оптимального – энзим может не оказывать эффекта.

Пищевые молекулы, в основном, относятся к одной из следующих категорий: углеводы, белки или липиды.

Углеводы являются главным источником энергии для большинства людей и включают в себя глюкозу, сахар и крахмал. Большая часть углеводов разрушается до моносахаридов (простых сахаров, таких как глюкоза), прежде чем абсорбируются в кровь.

Белки являются очень важными для роста, особенно для молодых людей. Белки разрушаются до аминокислот, прежде чем абсорбируются организмом для построения новых белков.

Липиды, представленные в основном триглицеридами (основные составляющие жиров и масла), являются нерастворимыми в воде и потому создают особые проблемы для пищеварения. Липаза, энзим, который действует на липиды, является гидролитическим (подобно всем пищеварительным энзимам) и может работать только на поверхностях липидных капель. Чтобы увеличить уровень пищеварения под действием липазы, липиды, прежде всего, должны быть эмульгированы (разбиты до более мелких частиц) с помощью солей желчных кислот, дериватов холестерола. Эмульгирование позволяет более мелким частицам взаимодействовать с большей поверхностной площадью, облегчая для липазы взаимосвязь с субстратами, а, следовательно, переваривать липиды. Желчные соли также образуют мицеллы, которые

149

https://t.me/medicina_free

способствуют абсорбции продуктов переваривания липидов: жирных кислот и моноглицеридов.

В последующих работах вы можете изучить эффекты разных пищеварительных энзимов на углеводы, белки и липиды. Из основного меню выбрать работу «Химические и физические процессы пищеварения», открывается экран (рис. 30).

Рис. 30. Экран работы «Амилаза»

Практическая часть

Работа № 1. Роль амилазы слюны в переваривании крахмала

Переваривание крахмала начинается в ротовой полости при воздействии на него амилазы слюны, которая секретируется слюнными железами. Амилаза слюны разрушает крахмал до мальтазы, то есть дисахарида, образованного из двух молекул глюкозы. Таким образом, наличие мальтазы в экспериментальной пробе свидетельствует, что переваривание крахмала произошло.

150

https://t.me/medicina_free