Общая физиология возбудимых тканей

ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ
1. Основные понятия общей физиологии возбудимых тканей
2. Классификация раздражителей
3. Структура мембраны возбудимых клеток
4. Различия состава внутриклеточной и интерстициальной жидкостей.
5. Механизмы мембранного транспорта
6. История открытия электрических явления в тканях.
7. Гальванические явления, возникающие при наличии металлических включений в полости рта. Влияние гальванизма на состояние органов полости рта и другие системы организма.
8. Мембранный потенциал покоя (МПП). Мембранная теория происхождения МПП
9. Потенциал действия

1. Раздражимость и возбудимость живых систем

Способность всех живых систем реагировать на раздражители изменением своих свойств (обмен веществ, выделение тепловой энергии, др.) называют раздражимостью.
Раздражение – процесс воздействия раздражителей на живой объект.

Реакция – изменение (усиление или ослабление) деятельности живой системы в ответ на раздражение.

Способность биосистемы отвечать на раздражение активной специфической реакцией называется возбудимостью.
Клетки, способные к возбуждению называют возбудимыми.

ВОЗБУДИМЫЕ КЛЕТКИ
нервные
мышечные
секреторные
Специфическая реакция
нервный импульс
сокращение
выделение секрета

Раздражители – это факторы внешней или внутренней среды, вызывающие переход биосистемы в активное состояние.

2. Классификация раздражителей
По месту возникновения - внешние (экстеро-) и внутренние (интеро-) раздражители
По биологической значимости - адекватные и неадекватные.
По качественному признаку - физические (температурные, звуковые, световые, электрические, механические и др.) и химические раздражители.
По количественному признаку -подпороговые, пороговые , субмаксимальные , максимальные и супермаксимальные.

Сила ответной реакции
max
(1)
(2)
(3)
(4)
Количественная характеристика раздражителей
подпороговые (1-2), пороговые (2), субмаксимальные (2-3),
максимальные (3) супермаксимальные (3-4).
Сила раздражителя

3. Структура мембраны возбудимых клеток

Белок-канал
Белок-насос
Избирательная диффузия веществ через мембрану
Активный транспорт веществ через мембрану

Белок-рецептор
Белок-фермент
«Узнает» биологически активное вещество
Облегчает или замедляет биохимические реакции

4. Различия состава внутри- и внеклеточной жидкостей

Избирательная проницаемость – это способность мембраны пропускать одни вещества, и не пропускать другие.

Электрохимический градиент иона - это движущая сила потока ионов, которая является комбинацией мембранного потенциала (электрический градиент) и градиента концентрации ионов (химический градиент).
Электрический градиент характеризует движение только ионов и направлен в сторону их противоположного заряда.
Химический градиент направлен из области высокой концентрации растворенного вещества в область низкой.
5. Механизмы мембранного транспорта

Электрохимический градиент иона - это движущая сила потока ионов, которая является комбинацией мембранного потенциала (электрический градиент) и градиента концентрации ионов (химический градиент).

Пассивный транспорт

Осмос

Гипертонический раствор
NaCl (> 0,9%)
Изотонический раствор
NaCl ( 0,9%)
Гипотонический раствор
NaCl (< 0,9%)
Осмотическое давление

Активный
транспорт
Na/K-насос

Везикулярный транспорт

6. «Животное электричество». Опыты Гальвани и Матеуччи

Луиджи Гальвани

Первый опыт Гальвани

Второй опыт Гальвани

Опыт Матеуччи

7. Гальванические явления в полости рта
при протезировании и пломбировании зубов разнородными металлами (золото, нержавеющая сталь, амальгамы)

слюна является электролитом
Выделение ионов металлов в слюну создает условие для возникновения в полости рта микротоков
Механизм гальванизма в полости рта
Разнородные металлы
(золото, нержавеющая сталь, амальгамы) действуют как электроды

• Симптомы гальванизма: постоянное жжение слизистой оболочки рта различной локализации (80%); металлический и кисловатый привкус (70%); расстройство саливации (58%).
• токсическое действие ионов металлов и микроэлементов на рецепторы слизистой рта приводит к ее воспалению → понижается и извращается вкусовая чувствительность на сладкое, кислое и соленое → нарушается механическая и химическая обработка пищи в полости рта и речеобразование.
• хроническое воспаление слизистой полости рта: покраснение, набухание сосочков языка, возникновение эрозий и язв.
• попадание слюны в пищеварительный тракт и действие микроэлементов слюны на слизистую желудка и кишечника вызывает обострение хронических желудочно-кишечных заболеваний.
• При токе 80 мкА явления гальванизма выражены сильно, при 25-80 мкА возникают слабые ощущения, а при 5 мкА жалоб практически нет.
Изменения в полости рта при гальванизме

8. Мембранный потенциал покоя

Исследование биоэлектрических явлений в клетке

Регистрация мембранного потенциала покоя

Все клетки в покое имеют отрицательный мембранный потенциал

Ионная компонента МПП
Расчет равновесного потенциала.
Уравнение Нернста.
где Ек+ - равновесный потенциал для К+; R – газовая постоянная; T – абсолютная температура; F – число Фарадея; [K+нар] и [K+внутр] – наружная и внутр. концентрации K+.
Аn-

Ионная компонента
МПП
Расчет равновесного потенциала.
Уравнение Гольдмана.
где Em – мембранный потенциал, Р — проницаемость мембраны для соответствующих ионов.
Ее часто выражают в относительных величинах, принимая Рк за единицу. Для мембраны аксона кальмара в покое отношение Рк: РNa: РCl = 1 : 0,04 : 0,45.

- - - - - -
2К+
3 Na+
АТФ
- - - - - -
2 К+
2 К+
Метаболическая компонента МПП

Значение МПП для клетки
•МПП является основным условием, обеспечивающим возбудимость клетки.
• МПП обеспечивает регуляцию деятельности внутренних органов и опорно-двигательного аппарата посредством запуска процессов возбуждения и сокращения в мышце.

4. Потенциал действия

Возбуждение, проявлением которого служит быстрое колебание мембранного потенциала, называется потенциалом действия .

Условия возникновения возбуждения
мембранный потенциал должен стать равным или меньше критического уровня деполяризации ( МП <= КУД)

Электрохимические проявления

Функциональные проявления
МПП
МП
100%
Возбудимость
0
ОР
ФЭ
ИВ
АР
ПВ
СВ