Билет №1

1.Строение и функции биологических мембран. Современные представления о процессе возбуждения. Потенциал действия и его фазы.

Биологические мембраны – это функционально активные структуры клеток, ограничивающие цитоплазму и большинство внутриклеточных структур; образуют единую внутриклеточную систему канальцев, складок и замкнутых полостей. Структурная основа мембраны – двойной слой фосфолипидов, в который встроены мембранные белки. Толщина клеточных мембран 6-12 нм. Молекулы липидов амфотерны. Своими гидрофильными частями они обращены в сторону водной среды (межклеточная жидкость и цитоплазма), гидрофобные части молекул направлены внутрь фосфолипидного бислоя. Такая структура идеально подходит для раздела внеклеточной и внутриклеточной фаз. Белки, интегрированные в двойной слой фосфолипидов своими полярными участками, образуют гидрофильную поверхность в водной фазе. Они выполняют различные функции: рецепторную, ферментативную, образуют ионные каналы, являются мембранными насосами и переносчиками ионов и молекул.

При возбуждении в клетке происходят различные изменения:

Общие признаки: структурные: меняется строение мембран, пор, каналов; физические: температура цитоплазмы, повышается вязкость, меняется электрический заряд мембран; химические: распад АТФ и освобождение энергии;

Специфические признаки: для мышечной ткани: мышечное сокращение; для железистой ткани: выделение секрета; для нервной ткани: возникновение и проведение нервного импульса.

Возникновение ПД связано с изменением проницаемости клеточной мембраны при ее возбуждении. При деполяризации мембраны до некоторого критического уровня (КУД) открываются натриевые каналы и ионы натрия по градиенту концентрации, без затрат энергии устремляются внутрь клетки, обусловливая фазу деполяризации потенциала действия.

ПД – волна возбуждения, распространяющаяся по мембранам нервных и мышечных клеток. ПД обладает способностью к самораспространению. ПД – обеспечивает передачу информации от рецепторов к нервным центрам и от них к исполнительным органам.

1.фаза начальной деполяризации-повышение проницаемости мембраны для ионов натрия; ионы натрия входят в клетку.

2.фаза деполяризации-максимальный вход ионов натрия в клетку.

3.фаза пик или овершут-перезарядка мембраны, когда меняется заряд мембраны и ионная проницаемость.

4.фаза реполяризации-максимальный выход из клетки ионов калия.

5.фаза следовой деполяризации (отрицательный следовый потенциал)-снижение калиевого тока, однако ионы калия продолжают выходить из клетки.

6. фаза следовой гиперполяризации (положительный следовый потенциал)-связан с длительным небольшим избытком калиевого тока и электрогенной деятельностью калий-натриевой АТФ-азы.

2. Физиологические свойства скелетных мышц. Одиночное мышечное сокращение, его фазы. Соотношение цикла возбуждения и сокращения скелетной мышцы. Тетанус.

Свойства скелетной мышцы:

1.возбудимость

2.проводимость (способность проводить ПД вдоль и вглубь мышечного волокна по Т-системе поперечных трубочек, служащих связующим звеном между поверхностной мембраной и сократительным аппаратом)

3.сократимость (способность укорачиваться или развивать напряжение при возбуждении). Обеспечивает движение тела и его частей в пространстве (сократимость).

4.эластичность (способность развивать напряжение при растягивании).

Билет №3

1. Современные представления о процессе возбуждения. Потенциал действия и его фазы. Изменение возбудимости при возбуждении.

При возбуждении в клетке происходят различные изменения:

Общие признаки: структурные: меняется строение мембран, пор, каналов; физические: температура цитоплазмы, повышается вязкость, меняется электрический заряд мембран; химические: распад АТФ и освобождение энергии;

Специфические признаки: для мышечной ткани: мышечное сокращение; для железистой ткани: выделение секрета; для нервной ткани: возникновение и проведение нервного импульса.

Возникновение ПД связано с изменением проницаемости клеточной мембраны при ее возбуждении. При деполяризации мембраны до некоторого критического уровня (КУД) открываются натриевые каналы и ионы натрия по градиенту концентрации, без затрат энергии устремляются внутрь клетки, обусловливая фазу деполяризации потенциала действия.

ПД – волна возбуждения, распространяющаяся по мембранам нервных и мышечных клеток. ПД обладает способностью к самораспространению. ПД – обеспечивает передачу информации от рецепторов к нервным центрам и от них к исполнительным органам.

1.фаза начальной деполяризации-повышение проницаемости мембраны для ионов натрия; ионы натрия входят в клетку.

2.фаза деполяризации-максимальный вход ионов натрия в клетку.

3.фаза пик или овершут-перезарядка мембраны, когда меняется заряд мембраны и ионная проницаемость.

4.фаза реполяризации-максимальный выход из клетки ионов калия.

5.фаза следовой деполяризации (отрицательный следовый потенциал)-снижение калиевого тока, однако ионы калия продолжают выходить из клетки.

6. фаза следовой гиперполяризации (положительный следовый потенциал)-связан с длительным небольшим избытком калиевого тока и электрогенной деятельностью калий-натриевой АТФ-азы.

Изменение возбудимости при возбуждении.

Мерило возбудимости – порог раздражения. При местном, локальном, возбуждении возбудимость увеличивается.

Потенциал действия сопровождается многофазными изменениями возбудимости.

1.Период повышенной возбудимости соответствует локальному ответу, когда мембранный потенциал достигает УКД, возбудимость повышена.

2.Период абсолютной рефрактерности соответствует фазе деполяризации потенциала действия, пику и началу фазы реполяризации, возбудимость снижена вплоть до полного отсутствия во время пика.

3.Период относительной рефрактерности соответствует оставшейся части фазы реполяризации, возбудимость постепенно восстанавливается к исходному уровню.

4.Супернормальный период соответствует фазе следовой деполяризации потенциала действия (отрицательный следовый потенциал), возбудимость повышена.

5.Субнормальный период соответствует фазе следовой гиперполяризации потенциала действия (положительный следовый потенциал), возбудимость снижена.

6.Лабильность (функциональная подвижность).

2. Синапсы, строение и классификация. Функциональные свойства синапсов, особенности передачи возбуждения в них.

Синапс – специализированная структура, обеспечивающая передачу нервного импульса с аксона на другую клетку.

Различают синапсы:

1. Центральные – в головном и спинном мозге, это межнейронные или нейрональные:

• Аксосоматические

Билет №4

1. Законы раздражения возбудимых тканей. Соотношение между силой и временем раздражения. Хронаксиметрия.

Законы раздражения

1. Закон силы.

Возникновение распространяющегося возбуждения (ПД) возможно при условии, когда действующий на клетку раздражитель имеет некоторую минимальную (пороговую силу), иначе говоря, когда сила раздражителя соответствует порогу раздражения.

Порог – это та наименьшая величина раздражителя, которая действуя на клетку какое-то определенное время, способна вызвать максимальное возбуждение.

- это та наименьшая величина раздражителя, при действии которой потенциал покоя может сместиться до уровня критической деполяризации.

- это та критическая величина деполяризации клеточной мембраны, при которой активируется перенос ионов натрия внутрь клетки.

2. Зависимость пороговой силы стимула от его длительности.

Пороговая сила любого стимула в определенных пределах находится в обратной зависимости от его длительности. Эта зависимость, открытая Гоорвегом, Вейсом, Лапиком получила название кривой “сила – длительность” или “сила – время”.

Кривая “силы – времени” имеет форму, близкую к равносторонней гиперболе и в первом приближении может быть описана эмпирической формулой:

I= a + b , где I – сила тока

T – длительность его действия

а, b – постоянные, определяемые свойствами ткани.

Наименьшее время, в течение которого должен действовать стимул в одну реобазу, чтобы вызвать возбуждение – полезное время. Дальнейшее его увеличение не имеет значения для возникновения возбуждения.

Порог (реобаза) – величины непостоянные, зависят от функционального состояния клеток в покое.

Поэтому Лапик предложил определять более точный показатель – хронаксию.

Хронаксия – наименьшее время, в течение которого ток в две реобазы должен действовать на ткань, чтобы вызывать возбуждение.

Определение хронаксии – хронаксиметрия – получило распространение в клинике для диагностики повреждения нервных стволов и мышц.

3.Зависимость порога от крутизны нарастания раздражителя (аккомодация).

Порог раздражения имеет наименьшую величину при толчках электрического тока прямоугольной формы, когда сила нарастает очень быстро.

При уменьшении крутизны нарастания стимула ускоряются процессы инактивации натриевой проницаемости, приводящие к повышению порога и снижению амплитуды потенциалов действия.

Чем круче должен нарастать ток, чтобы вызвать возбуждение, тем выше скорость аккомодации.

Очень мала скорость аккомодации тех образований, которые склонны к автоматической деятельности (миокард, гладкие мышцы).

Наименьшее время, в течение которого должен действовать стимул в одну реобазу, чтобы вызвать возбуждение – полезное время. Дальнейшее его увеличение не имеет значения для возникновения возбуждения.

Порог (реобаза) – величины непостоянные, зависят от функционального состояния клеток в покое.

Поэтому Лапик предложил определять более точный показатель – хронаксию.

Хронаксия – наименьшее время, в течение которого ток в две реобазы должен действовать на ткань, чтобы вызывать возбуждение.

Определение хронаксии – хронаксиметрия – получило распространение в клинике для диагностики повреждения нервных стволов и мышц.

3.Зависимость порога от крутизны нарастания раздражителя (аккомодация). Порог

Одиночное мышечное сокращение.

1.Латентный период – необходим для активации мембраны и внутриклеточных структур.

2.Фаза сокращения (укорочения) мышцы.

3.Фаза расслабления.

В зависимости от частоты раздражения меняется характер сокращения.

Если очередной стимул (или его действие) попадает в фазу расслабления, мышца не успевает расслабиться, возникает дополнительное сокращение, развивается длительное напряжение - зубчатый тетанус.

При этой частоте, когда каждый очередной стимул попадает в фазу укорочения мышцы, происходит продолжительная активация сократительной системы, развивается мощное длительное сокращение, которое называется гладким тетанусом. Расслабление возникает при утомлении.

Амплитуда гладкого тетануса зависит от частоты раздражения. Если каждый последующий стимул (раздражитель) попадает в фазу экзальтации (повышенной возбудимости), ответ мышцы будет достаточно большим, если же импульсы попадают в период сниженной возбудимости (относительная рефрактерная фаза), то ответ мышцы будет намного меньше. Напр. 30 Гц – 10 мм, 50 Гц – 15 мм, 200 Гц – 3 мм. Такая зависимость амплитуды ответа мышцы от частоты получила название оптимума и пессимума частоты раздражения.

• аксодендритические

аксоаксональные.

2. Периферические:

• мионейрональные (нервно –мышечные)

• нейросекреторные

• синапсы вегетативных ганглиев.

У млекопитающих и человека обычно встречаются химические синапсы. В них при поступлении возбуждения (ПД) к окончанию аксона, в последнем освобождается химическое вещество, которое вызывает возбуждение или торможение на мембране иннервируемой клетки.

Особенности передачи возбуждения:

В синапсе возбуждение всегда передается от пресинаптического (аксонного) участка к постсинаптической области соседней клетки. Таким образом, синапс работает по принципу клапана или диода.

Пресинаптическое нервное окончание.

Характерно наличие большого количества субмикроскопических структур округлой формы, которые называют синаптическими пузырьками (везикулами), имеются митохондрии.

Синаптическая щель.

1. Ширина 10 – 50 нм (100-500 А). При таких размерах электрическая передача возбуждения практически невозможна из-за значительной потери тока во внеклеточной среде, поэтому химическая передача возбуждения представляет собой необходимый усиливающий механизм.

2. Синаптическая щель – это непосредственное продолжение межклеточного пространства.

Постсинаптическая мембрана.

1. Наличие специфических хеморецепторов

2. Малое количество ионоселективных каналов для ионов натрия, а потому низкая чувствительность к электрическому току.

3. Следовательно, невозможность генерировать ПД

4. Возникает только локальное возбуждение – ВПСП или ТПСП.

5. Имеются ферменты, разрушающие медиатор, который уже прореагировал с рецептором.

Свойства синапсов.

1.Возбуждение проводится в одном направлении.

2.Химические синапсы обеспечивают сохранение информационной значимости сигналов.

3.Количество медиатора пропорционально частоте приходящей нервной импульсации. В покое: 1 квант в 1 сек; потенциал действия – 200 квантов за 2-3 мс.

4.Синаптическая передача не подчиняется закону «все или ничего». Возможна суммация возбуждения на постсинаптической мембране, градация постсинаптических потенциалов по амплитуде и времени.

5.Отсутствие рефрактерности

6.Трансформация ритма

7.Скорость проведения возбуждения в синапсе меньше, чем по нерву. Синаптическая задержка (спинной мозг – 0, 5 мс)

8.Низкая лабильность

9.Высокая чувствительность к химическим веществам, недостатку кислороду.

10.Высокая утомляемость.

раздражения имеет наименьшую величину при толчках электрического тока прямоугольной

формы, когда сила нарастает очень быстро.

При уменьшении крутизны нарастания стимула ускоряются процессы инактивации натриевой проницаемости, приводящие к повышению порога и снижению амплитуды потенциалов действия.

Чем круче должен нарастать ток, чтобы вызвать возбуждение, тем выше скорость аккомодации.

Очень мала скорость аккомодации тех образований, которые склонны к автоматической деятельности (миокард, гладкие мышцы).