2 курс / Нормальная физиология / Методичка по физиологии

УДК 612.816 ББК 28.073

Авторы-составители: С.Л.Болотова Т.С.Пономаренко

Рецензенты:

Заведующий кафедрой патологической физиологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, д.м.н., профессор Л.Н.Рогова.

Заведующий кафедрой пропедевтики внутренних болезней Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, к.м.н., доцент Д.Н.Емельянов

Физиология возбудимых тканей: методическое пособие для преподавателей / авторы-сост.: C.Л.Болотова, Т.С.Пономаренко, 2017. – 129 с.

Изложен материал по возбудимым тканям: нервной и мышечной. Приоритет в объяснении биоэлектрических явлений в возбудимых тканях и сокращения мышц принадлежит современным представлениям об ионных и молекулярных механизмах. Присутствуют представления о количественном диапазоне реализации общих и специфических свойств возбудимых тканей.

Для преподавателей медицинских вузов, реализующих программу дисциплины «Нормальная физиология» на лечебном факультете.

2

3

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ Специальность 31.05.01 Лечебное дело

Факультет – лечебный ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1.

Раздел 1. Общая физиология Тема: ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ

Научно-методическое обоснование темы

Полученные знания будут необходимы для дальнейшего изучения общей и частной физиологии (механизмов регуляции функций, электрических явлений в мозге, сердце), а также фармакологии (коррекция синаптической передачи и проведения возбуждения по нервным волокнам).

Цель и задачи занятия

-ознакомить студентов с основными понятиями, характеризующими физиологию как науку и предмет изучения;

-определить роль физиологии в практической деятельности врача;

-изучить основные физиологические свойства живых тканей и закономерности действия на них различных раздражителей;

-изучить механизмы формирования биоэлектрических процессов. Студент должен:

Знать:

-определение понятий «организм», «функция», «процесс», «система»;

-основные методы физиологических исследований;

-определение понятия и уметь представить классификацию раздражителей;

-физиологические свойства возбудимых тканей и давать им определение;

-особенности строения мембраны и ее физиологические свойства (ионные каналы, избирательная ионная проницаемость, пассивный и активный ионный транспорт);

-механизмы формирования мембранного потенциала покоя;

-механизмы формирования мембранного потенциала действия;

-понятия «относительный функциональный покой», «возбудимость», «возбуждение»;

Уметь:

-дать определение физиологии как науке и предмету изучения;

-охарактеризовать функциональное состояние возбудимой ткани по показателям биоэлектрических явлений;

-интерпретировать графические изображения биоэлектрических явлений в возбудимых тканях;

4

-оценивать, анализировать и объяснять результаты, полученные в научных экспериментах, связанных с изменением биоэлектрических явлений на мембране возбудимых клеток при изменении концентрации различных ионов внутри и вне клетки;

Приобрести навык (опыт деятельности):

-работы с препаровальными инструментами;

-приготовления нервно-мышечного препарата лягушки.

Формируемые компетенции: ОПК-7, ОПК-9.

Структура (план) занятия

МЕТОДЫ ОТРАБОТКИ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ПЛАНА ЗАНЯТИЙ

1. Организационная часть

- познакомиться с группой и осуществить учет посещаемости.

2.Вводная часть

-рассказать студентам о правилах работы на кафедре, подчеркнуть особенности проведения лабораторных занятий и особенности техники безопасности при работе в учебной лаборатории;

5

-рассказать студентам о балльно-рейтинговой оценке их учебной деятельности и об особенностях модели балльно-рейтинговой системы используемой на кафедре;

-раскрыть актуальность темы занятия и поставить его цели перед студентами, кратко ознакомить с планом занятия.

3.Разбор основного материала

-теоретический разбор вопросов основного материала

Контроль исходного уровня знаний провести путем устного или письменного опроса с использованием таблиц и схем на доске, презентаций.

Контрольные вопросы для практического занятия.

1.Физиология как наука, её основные понятия и предмет изучения.

2.Методы физиологических исследований.

3.Раздражители (определение и классификация).

4.Возбудимые ткани. Общие свойства возбудимых тканей.

5.Электрические явления в возбудимых тканях. История их открытия.

6.Современные представления о механизмах возникновения биопотенциалов.

Биологические мембраны, их строение и функции.

Ионная асимметрия между наружной и внутренней средами клетки.

Ионные каналы, их классификация и роль.

Виды транспорта ионов через мембраны, их роль.

Состояние функционального покоя. Мембранный потенциал покоя, его происхождение. Регистрация МПП с помощью микроэлектродной техники.

Деятельное состояние тканей. Мембранный потенциал действия, его фазы, их происхождение.

7.Понятие о возбудимости. Мера возбудимости. Соотношение фаз возбудимости с фазами потенциала действия. Понятие о лабильности возбудимых тканей.

Темы докладов для самостоятельной работы студентов.

1.История открытия биоэлектрических явлений.

2.Теории молекулярной организации биологических мембран.

3.Молекулярная организация и принципы работы ионных каналов.

4.Современные методы исследования плазматической мембраны клеток.

Формой контроля выполнения самостоятельной работы является доклад студента по избранной теме (примерные формулировки тем приведены выше). Для подготовки доклада студентам предлагается внеаудиторная работа в библиотеке по избранной теме, работа в

6

электронной базе студентов (ЭБС) и индивидуальные консультации с преподавателем.

Преподавателям обратить внимание на отработку следующих экзаменационных вопросов по теме:

Общие и частные свойства возбудимых тканей. Раздражители, их классификация. Мера возбудимости.

Биологические мембраны, их строение и функциональные особенности. Ионные каналы, их классификация и роль. Виды транспорта веществ через биологические мембраны.

Мембранный потенциал покоя. Современные представления о механизме его происхождения. Метод его регистрации.

Потенциал действия, его фазы. Современное представление о механизме его генерации.

Виды электрических ответов (электротонический потенциал, локальный ответ, потенциал действия). Механизм их возникновения.

Возбудимость. Изменение возбудимости в процессе возбуждения.

-разбор и выполнение практических работ: дать установку на самостоятельную работу студентов, уточнить некоторые особенности проведения эксперимента

-продемонстрировать приготовление нервно-мышечного препарата;

-контролировать самостоятельную работу студентов/

Перечень практических работ №1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО ПРЕПАРАТА

Цель работы:

овладеть методикой приготовления нервно-мышечного препарата.

Методика:

1.Приготовление препарата задних лапок. Взять лягушку, завернуть

вмарлевую салфетку так, чтобы передние конечности были прижаты к телу, а голова оставалась свободной. Ввести браншу ножниц в ротовую полость и одним движением ножниц отрезать верхнюю челюсть лягушки за глазами.

Ввести зонд в спинномозговой канал и разрушить спиной мозг. Взять лягушку за задние лапки так, чтобы брюшко ее отвисало, перерезать позвоночник поперек, сделать два разреза справа и слева позвоночника подрезая кожу вместе с мышцей до симфиза. Отрезать и удалить свисающие внутренности, а также кожу и мышцы брюшной стенки так, чтобы остались задние конечности с крестцом, кусочком позвоночника и выходящими из сохраненного остатка спинномозгового канала седалищными нервами. Держа одной рукой позвоночник, другой

7

захватить край кожи салфеткой и снять ее. Получается препарат двух задних лапок лягушки.

2.Приготовление реоскопической лапки. Препарат задних лапок лягушки взять за позвоночник и перегнуть так, чтобы копчик выдавался вверх. Вырезать копчик ножницами. Положить препарат брюшной стороной вверх.

Стараясь не задеть нервных стволиков крестцового сплетения разрезать по средней линии позвоночник и все другие ткани для того, чтобы отделить лапки друг от друга. Придерживая за остаток позвоночника выделить седалищный нерв, удалить тазовую кость, перерезав ее около позвоночника и тазобедренного сустава.

3.Приготовление нервно-мышечного препарата. Следующим этапом работы является препаровка седалищного нерва и икроножной мышцы. Для препаровки нерва бедро располагают задней поверхностью вверх, мышцы разводят и отпрепаровывают лежащий в глубине седалищный нерв по всей его длине. Приподнять нерв за остаток позвоночника, осторожно подрезать ножницами окружающие ткани. Перерезать лапку на полтора сантиметра выше коленного сустава. Удалить остатки мышц бедра. Подвести под ахиллово сухожилие браншу ножниц, отделить его по всей длине и подрезать ниже сесамовидной косточки. Захватив сухожилие пинцетом, оттянуть икроножную мышцу в сторону, разрывая фасции, связывающие ее с другими тканями. Перерезать лапку ниже коленного сустава. Получается нервно-мышечный препарат икроножной мышцы и седалищного нерва. До начала работы с ним поместить его в чашку Петри, завернув в салфетку, смоченную раствором Рингера.

Результаты работы и их оформление. Зарисовать приготовленные по этапам препараты.

№2. ПЕРВЫЙ ОПЫТ ГАЛЬВАНИ (СОКРАЩЕНИЕ С МЕТАЛЛОМ) Цель работы:

ознакомится с опытом Л. Гальвани, на основании которого впервые был поставлен вопрос о существовании «животного электричества».

Методика:

Для работы использовать препарат задних лапок лягушки.

Препарат держать в руке за остаток позвоночника. Прикоснувшись к нервным сплетениям браншами гальванического пинцета, наблюдать возникающие при этом сокращения мышц.

Результаты работы и их оформление. Зарисуйте схему опыта.

Сделайте вывод, поясняющий, что является источником электричества и что приводит к сокращению мышц.

№3. ВТОРОЙ ОПЫТ ГАЛЬВАНИ (СОКРАЩЕНИЕ БЕЗ МЕТАЛЛА) Цель работы:

8

ознакомление с опытом, показывающим раздражающее действие тока, возникающего непосредственно в тканях.

Методика:

Для работы использовать реоскопическую лапку лягушки. Отпрепаровать седалищный нерв до коленного сустава. Сохраняя

нерв отсечь бедро в нижней его трети. Быстро набрасывать нерв (держа его за остатки позвоночника) на оставшиеся мышцы бедра таким образом, чтобы он одновременно коснулся поврежденной (попеперечной) и неповрежденной (продольной) поверхности мышцы. Мышцы голени при этом сокращаются.

РАСТВОРОМ РИНГЕРА ПРЕПАРАТ НЕ СМАЧИВАТЬ.

Опыт получается лишь в том случае, если нерв сохранил высокую возбудимость, а мышца бедра только что перерезана.

Результаты работы и их оформление. Зарисуйте схему опыта.

Сделайте вывод, поясняющий принципиальную разницу между первым и вторым опытом Гальвани.

№4. ВТОРИЧНЫЙ ТЕТАНУС (ОПЫТ К.МАТТЕУЧЧИ) Цель работы:

убедиться в возникновении биотоков (потенциалов действия) при возбуждении мышечной ткани.

Методика:

Для работы используются две реоскопические лапки.

Укрепив лапки в штативе, нерв второго препарата положить продольно на икроножную мышцу первой лапки. Нерв первого препарата раздражать слабым, но достаточным, чтобы вызвать отчетливое сокращение мышц лапки ритмическим током при помощи электростимулятора. При этом мышцы второй лапки также начинают сокращаться.

Результаты работы и их оформление. Нарисуйте схему проведения опыта. В выводах объясните возникновение токов действия.

№5. РАЗДРАЖЕНИЕ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО ПРЕПАРАТА ТОКАМИ ДЕЙСТВИЯ СЕРДЦА

РАЗДРАЖЕНИЕ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО ПРЕПАРАТА ТОКАМИ ДЕЙСТВИЯ СЕРДЦА.

Цель работы:

убедиться в возникновении токов действия при возбуждении сердечной мышцы.

Методика:

Обездвиженную лягушку приколоть к препаровальной доске брюшком вверх. Аккуратно вскрыть грудную полость, найти сердце, освободить его от сердечной сумки. Удалить из операционного отверстия кровь и подложить

9

под сердце сухой комочек ваты. Взять ранее приготовленную реоскопическую лапку и для повышения возбудимости нерва смазать его стеклянной палочкой глицерином. Спустя 5-10 секунд, осторожно обтереть его ватой и накинуть на сокращающееся сердце лягушки вдоль его продольной оси. Наблюдать за сокращениями лапки, синхронными с сокращениями сердца.

Результаты работы и их оформление. Зарисуйте схему опыта. В

выводах объясните причину сокращения мышц препарата.

-оформление рабочей тетради по теме: ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ:

-оказать студентам помощь в формулировке терминов занятия, выполнении теоретических заданий, совместно со студентами обсудить результаты опытов, выводы, отметить их правильную формулировку.

4.Контроль конечного уровня знаний

-совместно со студентами решить задачи по данной теме;

-провести тестовый контроль;

-дать короткое устное заключение об эффективности проведенного занятия.

Примеры ситуационных задач, рекомендуемых к занятию. Задача 1.

Как изменится мембранный потенциал покоя, если поток ионов натрия внутрь клетки увеличится, а количество калия останется прежним?

Ответ.

Отрицательность мембранного потенциала покоя уменьшится (деполяризация). Причина: входящие положительные ионы натрия нейтрализуют отрицательный заряд внутренней поверхности мембраны, связываясь с анионами обеспечивающими этот заряд.

Задача 2.

Как изменится мембранный потенциал, если заблокировать работу Na+/K+ зависимой АТФ-азы?

Ответ.

Нарушается функция Na+/K+ насоса клеточной мембраны, который поддерживает концентрационные градиенты ионов К+ и Na+ по обе стороны мембраны. В результате этого концентрации данных ионов выравниваются, диффузия ионов, которая лежит в основе формирования потенциалов, прекращается и мембранный потенциал исчезает.

Задача 3.

Как изменится мембранный потенциал нервного волокна, если прекратить ток Na+ в клетку?

Ответ.

10