Введение в физиологию. Биопотенциалы. (Лекция 1)

План лекции:

Физиология как экспериментальная наука.
Клетка. Мембрана. Ионные каналы. Транспорт веществ через

ФИЗИОЛОГИЯ

наука о жизнедеятельности организма как целого, так и его частей:

Физиология (греч. physis природа + logos учение)

наука о функциях и процессах, протекающих в живом организме или

Функция

проявление жизнедеятельности организма в целом, отдельных его систем, органов и тканей,

Разделы физиологии:

общая Физиология - изучает общие закономерности работы органов и систем

Физиологическая система

совокупность органов и тканей, выполняющих одну функцию;

Разделы физиологии:

Специальная Физиология - изучает функции специальных организмов (дети и подростки);
Физиология

Нормальная физиология

человека изучает функции здорового организма.

Физиология изучает:
ФУНКЦИИ:
здорового организма в целом;
различных органов; физиологических и функциональных систем;
различных клеток,

Физиология изучает:
МЕХАНИЗМЫ регуляции работы органов и систем (нервную и гуморальную);
взаимодействие организма

Физиологическая регуляция

активное управление функциями организма и его поведением для поддержания оптимального

Механизмы регуляции функций:

Гуморальный - осуществляется через жидкость ( кровь, лимфу)

по И.П. Павлову:

Задача физиологии:
понять работу человеческого организма,
определить значение каждой

Живой организм - объект изучения физиологии,

Механизмы функций нельзя изучать на мертвых

Для изучения различных процессов и функций живого организма в физиологии используются

Наблюдение

метод получения информации путем непосредственной, как правило, визуальной регистрации физиологических явлений

Эксперимент

метод получения новой информации о причинно-следственных отношениях между явлениями и процессами

Экспериментальный метод,

в отличие от метода наблюдения, позволяет выяснить причину осуществления какого-то

Физиологический эксперимент

целенаправленное вмешательство в организм животного с целью выяснить влияние

Два вида экспериментов:

острый (вивисекция),
хронический.

Острым называется эксперимент, реализуемый относительно кратковременно.
Хроническим называется эксперимент, протекающий длительно

Острый эксперимент

позволяет за короткий промежуток времени изучить функцию, осуществляются в условиях

Хронический эксперимент позволяет

в течение длительного времени изучать функции организма в условиях

И.П. Павлов разработал специальные приемы оперативной подготовки животных к проведению хронического

Физиология и медицина неотделимы друг от друга

Для понимания нарушений, которые происходят

КЛЕТКА —

Основная структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов 

Органеллы 

постоянные компоненты клетки, жизненно необходимые для её существования. 

Функции клеточных органелл:

Ядро: регуляция жизнедеятельности клетки, передача генетической информации, синтез белка

Функции клеточных органелл:

Пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи): секреция БАВ.
Лизосомы: переваривание питательных

Важную роль в регуляции клетки играет её мембрана.

Клеточная мембрана

эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и липидов оболочка клетки,

Мембранный потенциал покоя (МПП) Потенциал покоя

мембранный потенциал  возбудимой клетки в невозбужденном состоянии;
разность

В состоянии покоя поляризация внутренней поверхности клеточной мембраны имеет отрицательную величину,

Мембранный Потенциал (покоя):

-70 mV для большинства клеток;
- 90 mV

Функции биологических мембран

пограничная,
транспортная,
рецепторная,
образование межклеточных контактов,
генерация биоэлектрических потенциалов.

Ионные каналы

 порообразующие белки (одиночные или комплексы), поддерживающие разность потенциалов, которая существует между

СТРОЕНИЕ ИОННОГО КАНАЛА

Комплексы - набор идентичных или гомологически белков, плотно упакованных в липидном бислое

Канальные белки состоят из субъединиц, образующих структуру со сложной пространственной конфигурацией,

Классификация каналов

Типы ионных каналов

Потенциалчувствительные - изменяют проницаемость в ответ на изменение электрического

Мембранный транспорт

 транспорт веществ сквозь клеточную мембрану в клетку или из клетки, осуществляемый с помощью различных

Избирательная проницаемость

Функция, свойство биологической, клеточной мембраны, её способность пропускать в клетку

Осмос - движение воды (растворителя) через полупроницаемую мембрану в область с

Эритроциты в изотоническом, гипотоническом и гипертоническом растворах

Фильтрация – переход раствора через полупроницаемую мембрану (стенка сосуда) под действием

Диффузия - перемещение частиц из области высокой концентрацией в область низкой

Первично-активный транспорт - это насосы (помпы)

Первично-активный транспорт - перенос вещества

Вторично-активный транспорт- перенос вещества за счет энергии транспорта другого вещества. Так

Экзоцитоз –
выделение из клетки
упакованных в пузырьки
субстратов

Эндоцитоз – образование впячиваний внутрь мембраны, которые превращаются в пузырьки

Разновидности:
Фагоцитоз – поглощение

Мембранный транспорт веществ различается также по направлению их перемещения и количеству

Виды транспорта

ВОЗБУДИМЫЕ ТКАНИ

Возбудимые ткани

структуры, которые способны спонтанно или в ответ на действие

Возбудимые ткани:
нервная,
мышечная,
железистая.

Свойства возбудимых тканей и показатели, их характеризующие:

1. Возбудимость - способность

Физиологические свойства возбудимых тканей(1)

1. РАЗДРАЖИМОСТЬ
- свойство реагировать на действие раздражителей

Раздражители

 факторы внешней или внутренней среды, обладающие запасом энергии и при действии

КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗДРАЖИТЕЛЕЙ По силе

Пороговые – минимальна сила способная вызвать ответную реакцию
Подпороговые

Порог раздражения

 минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать возбуждение.

КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗДРАЖИТЕЛЕЙ По качеству

физические (механические, температурные, звуковые, световые, электрические);
химические (щелочи, кислоты,

КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗДРАЖИТЕЛЕЙ Биологическая

По степени приспособленности биологических структур к их восприятию раздражители

Адекватные раздражители

соответствуют данной ткани, к восприятию которых биологическая структура специально приспособлена в

Неадекватны раздражители

не соответствуют данной ткани, действуют на структуру, специально не приспособленную для

Физиологические свойства возбудимых тканей(2)

2. ВОЗБУДИМОСТЬ – свойство организма реагировать на действие

Физиологические свойства возбудимых тканей(3)

3.Рефрактерность – временное снижение возбудимости.
4. Проводимость - способность

Нервная клетка функционирует путем изменения мембранного потенциала (электричество)

У всех клеток организма

Мембранный потенциал покоя

это разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями мембраны

Измерение МПП

В среднем у возбудимых клеток МПП равен 50 - 80

Теория возникновения МПП.

Мембранную (ионную) теорию, объясняющую происхождение «животного электричества» разработал Ю.Бернштейн

Ион

электрически заряженная частица, образующаяся при отрыве или присоединении одного или нескольких электронов (или др. заряженных частиц) к атому, молекуле, радикалу и др. иону. 
Катион – положительно заряженный.
Анион – отрицательно заряженный. Ион  обозначают химическим символом с

Анализ внутри - и внеклеточные концентрации ионов клетки

Непосредственной причиной возникновения МПП

Органические ионы

крупномолекулярные соединения, которые несут отрицательный заряд, и для которых мембрана

Ионы Na+ и K+перемещаются через мембрану по каналам покоя (утечки), благодаря

Na+/K+ - насос формирует градиенты Na+ и K+

создается электрическое поле,

Потенциал действия (ПД)

электрофизиологический процесс, быстрые колебания трансмембранной разности потенциалов (мембранного потенциала),

Потенциал действия (ПД)

это возбуждение клетки.
Волна возбуждения перемещается по мембране клетки

- своеобразный триггер, запускающий специфическую функциональную активность клетки:
проведение нервного импульса,
сокращение

Потенциал действия

 быстрые изменения трансмембранной разности потенциалов, обусловлены проницаемостью ионов в клетку
Внутри

1- локальный ответ
2 - деполяризация
3 - реполяризация
4 - следовая деполяризация
5 -

Изменение мембранного потенциала и потенциала действия.
Вертикальная стрелка – момент появления

Состояние МПП

Каналы для натрия и калия закрыты

Деполяризация

Ионы натрия входят внутрь клетки

Реполяризация

Каналы для натрия – закрыты
Каналы для калия открыты – калий выходит

Гиперполяризация

Каналы для натрия – закрыты
Калиевые каналы открыты

Развитие ПД возможно, если раздражитель достиг порог раздражения, т.е. достиг критического

СООТНОШЕНИЕ ФАЗ ПД И ВОЗБУДИМОСТИ

I–первичная экзальтация
II-абсолютная рефрактерность
III - относительная рефрактерность
IV-вторичная экзальтация

Потенциала действия и ионные токи нервной клетки.

1.Фаза первичной супервозбудимости (первичной экзальтации)

совпадает по времени с локальным ответом

2. Стадия абсолютной рефрактерности

совпадает по времени с фазой деполяризации ПД. В

3. Относительный рефрактерный

период совпадает с фазой реполяризации. Возбудимость в эту стадию

4. Фаза вторичной экзальтации или суперномальной возбудимости

совпадает со следовой деполяризацией. В

5. Фаза субнормальной возбудимости

совпадает со следовой гиперполяризацией. Возбудимость в эту фазу