Литература

• Владимиров Ю.А. Потапенко А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. – М., 1989, стр. 130-143 (Глава 7)

• Рощупкин Д.И., Артюхов В.Г. Основы фотобиофизики. – Воронеж, 1997, стр. 77-82 (Глава 9)

• Потапенко А.Я. Действие света на человека и животных // СОЖ, №10, 1996, стр. 13-21

• Потапенко А.Я. Псоралены и медицина – 4000-летний опыт фотохимиотерапии // СОЖ, №11, 2000, стр. 22-29

Занятие № 2

ТЕМА: Элементы биофизики органов чувств

Цель: Изучить общие принципы рецепции и преобразования сигнала в органах чувств

Организм представляет собой сложную саморегулирующуюся систему, которая характеризуется обменом веществ, энергии и информации с окружающей средой.

Целесообразное реагирование организма при постоянно меняющихся условиях внешней среды возможно только при наличии непрерывного поступления в организм информации от этой среды. Функцию получения и переработки информации об условиях внешней среды в организме выполняют органы чувств. По существу органы чувств представляют собой измерительные устройства для анализа внешних физических стимулов, а также для оценки эффективности действий, произведенных организмом. Таким образом, органы чувств выполняют роль обратной информационной связи в системе организм – среда.

При исследовании работы органов чувств представляют интерес два аспекта: кибернетический и биофизический. Кибернетический аспект заключается в изучении принципов кодирования и переработки информации в органах чувств, а биофизический – в исследовании конкретных физико-химических процессов взаимодействия факторов внешней среды с органами чувств, приводящий к трансформации энергии внешнего воздействия в специфические сигналы, пригодные для анализа нервной системой.

Схема, показывающая взаимодействие организма и внешней среды.

Фосфорилирование белков протеинкиназами и дефосфорилирование их многочисленными клеточными ферментами гидролиза – фосфатазами оказалось универсальным механизмом мгновенного ответа клетки на внешнее воздействие. В результате фосфорилирования мембранных белков открываются каналы проводимости катионов, и как следствие мгновенно меняется поверхностный потенциал клетки, в результате чего возникает вместо потенциала покоя потенциал действия. Он передается по аксону в обонятельную луковицу, где и происходит отбор биологически значимых сигналов от обонятельного «шума», а затем путь сигнала ведет в мозг и вызывает поведенческий ответ животного.

Вопросы для рассмотрения на занятии:

11. Общие закономерности работы органов чувств.

12. Теории восприятия вкуса.

• Химические рецепторы возбуждений вкуса.

13. Теория обоняния.

• Секреторные железы Боумена, роль щелочных фосфатаз.

• Схема строения адреналинового и запахового рецепторов.

14. Теории восприятия звука.

• Физическая природа звука. Частотная зависимость чувствительности уха.

• Механические свойства барабанной перепонки и базилярной мембраны улитки.

• Методы исследования колебаний базилярной мембраны.

• Рецепция колебаний базилярной мембраны волосковыми клетками.

• Механизм распознавания чистых тонов.

• Резонансная теория слуха Гельмгольца. Теории Флетчера, Эвальда

Самостоятельная работа

Наружный слуховой проход у человека, являющийся резонатором звуковых волн, имеет длину 2,7 см. Резонанс наблюдается, если длина резонатора составляет одну четвертую длины волны. Рассчитайте резонансную частоту, которая будет соответствовать максимальной чувствительности слуха.