Физиология нервов и нервных волокон
Нервные волокна (отростки нервных клеток) выполняют специализированную функцию, проведение нервных импульсов.
По морфологическому признаку, нервные волокна делятся на миелиновые(покрытые миелиновой оболочкой) и безмиелиновые.
Нервные волокна формируют нерв или нервный ствол, состоящий из большого числа нервных волокон, заключенных в общую соединительную оболочку.
В состав нерва входят миелиновые и безмиелиновые волокна.
Физиологические свойства:
Нервное волокно обладает следущими свойствами:
1. Возбудимостью
2. Проводимостью
3. Лабильностью
Проведение возбуждения по безмиелиновым нервным волокнам:
1. Пороговая деполяризация нервного волокна, приводит к открытию потенциал управляемых натриевых каналов.
2. Возникает ток натрия, развивается потенциал действия.
3. Ток натрия индуцирует локальные токи, который деполяризует соседние участки мембраны.
4. Передача сигнала происходит последовательно, от возбужденных участков к не возбужденным, поэтому такая последовательная передача сигнала происходит достаточно медленно, таким образом передается сигнал по вегетативным нервным волокнам.
Проведение возбуждения по миелиновым нервным волокнам:
Миелин, располагается вокруг нервного волокна не сплошным слоем, а участками не покрытым миелинов (перехватом Ранвье). Покрытые миелином участки не проводят возбуждение, потому что миелин является изолятором, а возбуждение только передается по перехватам Ранвье:
1. Вход ионов натрия вызывает деполяризацию первого перехвата Ранвье, и возникновение потенциала действия, амплитуда этого потенциала действия высокая поэтому он вызывает деполяризацию следующего перехвата Ранвье (перепрыгивает через миелин)
2. Происходит деполяризация следующего перехвата, вход ионов натрия и возникновение потенциала действия.
3. Возбуждение таким образом передается скачкообразно или сальтоторно, очень быстро, но с большой затратой энергии
4. Возбуждение по миелиновым волокнам передается в соматической нервной системе к скелетным мышцам
Законы проведения возбуждения по нервному волокну:
1. Двустороннее проведение возбуждения
2. Распространение возбуждения с одинаковой скоростью
3. Распространение возбуждения без затухания
4. Анатомическая и физиологическая целостность нервного волокна (физиологическая целостность- это нормальное состояние ионных каналов)
5. Изолированное проведение возбуждения по отдельным нервным волокнам
6. Нерв не утомляем
7. Различная скорость проведения возбуждения в различных волокнах
Физиология мышц
Мышцы у всех высших животных и человека, являются важнейшими исполнительными (рабочими органами или- эффекторами).
Различают поперечнополосатые и гладкие мышцы.
Поперечнополосатые (за исключение сердечных) полностью контролируются цнс, они лишены автоматизма, то есть не способны работать без приказа цнс, их называют произвольной мускулатурой имея ввиду подчинения боли у человека.
Гладкие мышцы находятся во внутренних органах и стенках сосудов, они слабо контролируются цнс обладают автоматизмом. Гладкую мускулатуру иногда называют не произвольной, имея ввиду ее не подчинение у человека
Строение поперечнополосатой мышцы:
Мышечное волокно состоит из отдельных участков- саркомеров, разделенными «зет» пластинками (зигзагами), к зет пластинкам прикрепляются тонкие нити актина, в центре саркомера находятся толстые нити миозина. На миозине имеются выступы - поперечные мостики.
Нити актина состоят из 2х тоненьких цепей переплетенных, как бусы, на которых находятся 2 белка: тропонин и тропомиозин. В покое тропонин не дает тропомиозину связываться с поперечными мостиками миозина.
Кроме меофибрилл в структуру мыщечного волокна входят так же цистерны саркоплазматического ритикула, которые содержат ионы кальция. Мембрана мышечного волокна имеет поперечные выпячивания внутрь мышечного волокна (Т- трубочки)
Механизм проведение возбуждения и сокращения скелетной мышцы
1. Потенциал действия, распространяется по мембране мышечного волокна, проходит по Т-трубочкам вглубь волокна
2. Далее ПД передается на мембрану саркоплазматического ритикулума, из которого ионы кальция, выходят в глубь мышцы
3. Кальций соединяется с молекулами тропонина, она меняет свое местоположение, и освобождаются участки связывания на тропомеизоне.
4. На головке миозина, происходит гидролиз АТФ в высвобождением АДФ и молекулами фосфора, при этом высвобождается энергия
5. Головки поперечных мостиков миозина прикрепляются к центрам связывания на актине и происходит скольжение вдоль, за счет изменений угла наклона головки миозина.
6. Далее происходит ресинтез АТФ, открепление головки миозина от актина, и весь процесс продолжается снова, до тех пор пока к мышцам поступают сигналы от нервов.
Виды мышечных сокращений
Мышечное сокращение может быть одиночным и суммированным.
1. Одиночное- состоит из 3х фаз:
· латентный период (время от момента прохождения импульса до начала сокращения
· укорочение
· расслабление
2. суммированное сокращение- возникает, когда каждый последующий стимул приходит к мышцам до окончания ее расслабления, существует 2 вида (тетанус).
· Зубчатый тетанус- когда каждый последующий стимул,попадает в фазу расслабления
· Гладкий тетанус- возникает когда каждый последующий стимул попадает в фазу сокращения.
Энергетика мышцы
Единственным источником мышечного сокращения служит АТФ при активации мышцы, интенсивность метаболизма повышается от 100-1000 раз. 20-30 % затрат идет на механическую работу (сокращение мышцы) 20% работу ионных насосов и 50-60% превращается в тепло, чем более тренирован человек, тем меньше энергии превращается в тепло.
Ресинтез АТФ
Осуществляется в мышце анаэробным (без участия кислорода) и аэробным (с кислородом).
Для образования АТФ действует 3 энергетической системы: креатинфосфат, гликолиз, окисление.
Плазматические мембраны соседних клеток образуют между собой плотные контакты (нексусы), через которые возбуждение электрически распространяется от клетки в клетку.
Из-за нерегулярного распределения миозиновых и актиновых нитей эти клетки лишены поперечной исчерченности.
В гладкой мышце толстые и тонкие филаменты ориентированы под углом к осям волокна и прикреплены к плазматической мембране или к плотным тельцам в цитоплазме. При активации мышечных клеток толстые и тонкие филаменты скользят друг относительно друга так, что клетки укорачиваются и утолщаются.
Функциональные особенности гладких мышц
Оно так же укорачиваются за счет скольжения миофиламентов относительно друг друга, но скорость скольжения и расщепления АТФ здесь 100-1000 раз ниже по сравнению с поперечнополосатыми мышцами.
Поэтому гладкие мышцы при небольших энергозатратах приспособлены к длительному тоническому сокращению без развития утомления.
Двигательные едининцы - это мотонейроны передних рогов спинного мозга и иннервируемые ими мышечные волокна.
В мышцах осуществляющие точные движения, количества мышечных волокон в одной двигательной еденице меньше, чем в крупных мышцах, не требующих точного контроля.
По морфофункциональным свойствам двигательные единицы делятся на три типа:
1. Медленные оксидативные не утомляемые двигательные единицы (тип 1)
2. Быстро гликолитические, легко утомляемые двигательные единицы(тип 2-в)
3. Быстрые оксиративные устойчивые к утомления (тип 2-а)
Волокна 1 типа могут сокращаться с небольшой силой, но очень долго, они хорошо кровоснабжаются. Волокна 2 типа развивают большую силу, но очень быстро утомляются, они мало кровоснабжаются. Волокна 3 типа- развивают достаточно большую силу и утомляются медленно. Ни одна мышца не содержит волокна только одного типа, а преобладание того или иного типа определяет силовые и скоростные характеристики человека.