Физиология возбудимых тканей




Фундаментальные процессы в ЦНС

Горобец

Нейрон рождается и умирает молодым. При ушибах мозга погибают нервные клетки.

Существует 2 фундаментальных базовых процесса нервной клетки:

- процессы возбуждения

- процессы торможения

Закономерность распространения возбуждения нервной клетки

Процессы возбуждения

Возбуждение – это форма ответной реакции на действие раздражителей. Раздражители могут быть как и с внешней так и с внутренней стороны. Из внешней – специфические раздражители(световая волна, химический раздражитель). Возбуждения сопровождаются интеграцией волнового, распространяющегося потенциала действия. Внутренним содержанием действия является изменение интенсивность процессов жизнедеятельности в нервных клетках.

Общие свойства возбудимых тканей

1) Возбудимость – способность возбуждаться.

2) Проводимость – способность проводить возбуждение, т.е формировать потенциал действия.

3) Сократимость – способность развивать силу или напряжение при возбуждении.

4) Лабильность – (функциональная подвижность) – это способность к ритмической активности.

5) Способность выделять секрет.

 

 

Для нервной ткани процесс возбуждения это основная форма проявления жизнедеятельности. Возбуждение передаётся либо через вставочные нейроны либо прямую передачу. Проведение импульсов по меилинизированному нерву происходит скачкообразно. Сальтоторная передача отличается тем что у неё очень большая скорость. В мякотных волокнах скорость возбужения от 3 до 18 метров в сек. А в безмякотных от 1 до 3х метров в сек.

Закономерности распространения возбуждения по нервному волокну:

1) Непрерывность

2) Двусторонняя проводимость

3) Изолированное проведение возбуждения

 

Существует 3 закона функционирования нервной клетки:

1)Закон силы – чтобы возникло возбуждение, раздражитель должен быть достаточно сильным.(Пороговый или выше порогового). Пороговая сила 20 мили вольт.

2) Закон времени – это зависимость пороговой силы раздражителя от времени его действия.

3) Закон градиента – что бы раздражитель вызвал возбуждение, он должен нарастать достаточно быстро.

Передача возбуждение с одного волокна на другое происходит благодаря химич веществам – медиаторам, они синтезируются внутриклеточно и выпрыскиваются в синаптическую щель и формируют возбуждающий постсинаптический потанциал(В П С П). Он формируется:

1) Ацетилхолин – медиатор

Он расширяет проходимость для ионов натрия.

Генерируется ВПСП

2) В перерывах между импульсами ацетилхолин разрушается под действием ацетилхалинной эстеразы разрушается до халина и уксусной кислоты.

3) Гаммааминомаслянная кислота является медиатором торможения. Взаимодействует с постсинаптической мембраной. Повышается диффузия кальция, блокируется поток натрия, при этом калий выходит из клетки в кальций поступает в клетку.

Торможение – это самостоятельная форма электрической активности клеточной мембраны(один из актов жизнедеятельности).

Ковалёв

Смирнов,Яковлев «Физиология ЦНС»

Шульговский «Нейрофизиология»

Шульговский «Физиология ЦНС»

Недоспасов «Физиология ЦНС»

Физиология возбудимых тканей

К возбудимым тканям относят:

- нервную

- мышечную

- железистую ткани

В эту группу их объединяет в зависимости от следующих свойств:

1)Возбудимость – способность возбудимых тканей реагировать на действие раздражителя развитием специфического процесса возбуждения. Возбуждение – изменение физико–химических свойств возбудимой ткани под действием раздражителя. В роле раздражителя выступает любой агент, способный вызвать видимо ответную реакцию со стороны возбудимых тканей.

2)Проводимость – это способность возбудимых тканей проводить раздражение.

3)Рефрактэрность – это временное снижение возбудимости, возникающая в данном образовании сразу после прохождения волны возбуждения(В первые моменты её наступления). Для каждого вида возбудимой ткани характерны так же специфические свойства. Для нервной ткани – это генерация или воспроизведение нервного импульса для мышечной ткани – сократимость или способность менять длину при возникновении раздражителя. Для железистой ткани характерно выделение особых веществ – секретов. Благодаря усилиям итальянским учёным в 18 веке Луиджи Гальдбани и Александра Вольта было открыто явление биологического электричества. Гольдбани изучая электричесво подвешивал препарат лапки лягушки к балконной решётке. При соприкосновении нерва препарата происходило сокращение мышц лапки, в результате чего Гольдбани предположил наличие биологического электричества. В качестве возражения Вольта выдвинул предположение, что сокращение конечности происходит благодаря разности потенциалов между металлами, составляющими решётку,в результате Гольдбани ставит второй опыт: на повреждённый участок мышцы, в область ахилого сухожилия стеклянным крючком набрасывается нерв препарата, в результате чего происходит сокращение лапки лягушки. Однако объяснить природу биоэлектрических явлений стало возможно только после использования микроэлектродной техники, когда внутрь клетки вводили электроды, не повреждающие структуры мембраны. Второй электрод помещали на поверхность мембраны, в результате регистрировали разность потенциалов, между наружной и внутренней поверхностями мембраны. Выяснили, что эта разность потенциалов связана с физиологическими функциями,свойствами и строением мембраны нервных клеток. Оказалось, что мембрана нервных клеток, согласно современным представлениям, состоит из двойного слоя липидов, жироподобных веществ, который состоит из гидрофильных головок, обращённых наружу и внутрь мембраны,они притягивают к себе воду и гидрофобных хвостов, образующих промежуточный слой между головками. Гидрофобный слой не пропускает водорастворимые вещества. В билипидный слой вмонтированы белковые молекулы в форме глобул, которые могут пронизывать билипидный слой насквозь или прободать его частично снаружи или изнутри. С билипидным слоем ассоциирован слой гликокаликса, который обеспечивает узнавание веществ, поступающих на мембрану. Рисунок 1.Мембрана обладает определёнными физиологическими свойствами:

1) Полупроницаемость – способность биомембраны проводить только определённые вещества, обладающие определённым зарядом

2) /Избирательная проницаемость мембраны означает что через мембрану вещества может проходить только в определённых концентрациях в определённом направлении и по специальным каналам, который предназначены только для данного вещества

Функции биологической мембраны:

1) Рецепторная функция – заключается в узнавании веществ, поступающих на мембрану нервных клеток. Связь мембраны с определённым веществом осуществляется по принципу ключ к замку, это означает, что данное вещество вступает в химическое взаимодействие со специальным рецептором мембраны клетки. Химическая структура мембранного рецептора специфична по отношению к определённому веществу.

2) Транспортная функция мембраны – способность мембраны проводить определённые вещества. Различают активные и пассивные виды транспорта

Активный транспорт осуществляется против градиента концентрации и против электрохимического градиента, с участием специальных молекул переносчиков и затратами энергии.

Пассивный транспорт осуществляется по градиенту концентрации,т.е из области большей концентрации в область меньшей концентрации с минимальными затратами энергии и по электрохимическому градиенту,т.е от большего заряда, в сторону меньшего заряда.

3) Разграничительная функция - мембрана нервной клетки отделяет нервную клетку от внеклеточной среды, создавая тем самым внутриклеточную среду.

4) Барьерная функция – мембрана клетки защищает клетку от механических повреждений

 

Мембранный потенциал

Благодаря тому, что мембрана нервных клеток, оказывается невосприимчивой к целому ряду веществ и не пропускает его, на мембране создаются условия разности потенциалов. Впервые представление о разности потенциалов были сформулированы в мембранной теории немецкого физиолога Юлиуса Бернштейна, который исходя из избирательной проницаемости мембраны, рассчитал, как в состоянии покоя мембрана ведёт себя по отношению к ионам калия и натрия. В состоянии покоя характерны следующие особенности проницаемости для ионов натрия и калия.

Таблица 1

Таким образом на мембране нервных клеток формируется ионная асимметрия, которая связана с большим количеством ионов натрия на наружной поверхности мембраны и большим количеством калия на внутренней поверхности мембраны. Таким образом в состоянии покоя на наружной поверхности мембраны создаётся положительный заряд, а на внутренней поверхности благодаря силам электростатического взаимодействия создаётся отрицательный заряд, засчёт анионов органических кислот и хлора.

В состоянии покоя ионные каналы для калия открыты, для натрия закрыты, таким образом проницаемость мембраны в покое для калия значительно выше, чем для натрия. Под действием разности концентраций ионы калия будут выходить из клетки во внеклеточную среду, где и концентрация во много раз меньше. Если бы речь шла о незаряженных частицах, то процесс диффузии продолжался бы до полного выравнивания концентраций, но так как ионы калия заряжены положительно этого не происходит. Выходя наружу из клетки, они выносятся на поверхность мембраны, увеличивая её электроположительные свойства. В результате они затрудняют проникновение новых ионов калия внутрь клетки. И создаётся ситуация когда ион калия может проникать внутрь клетки только в ответ на один выходящий ион. Так создаётся состояние равновесия. Величину мембранного потенциала можно измерить, для этого существует уравнение Нернста. Оно выглядит так: Фотка должна быть

Где R- универсальное газовое постоянное Т – абсолютная температура в градусах кельвина F- число фарадея ПП- потенциал покоя [К][Na] – десятичный логарифм в концентрации ионов калия и натрия снаружи и внутри клетки.

Ионные каналы

Проникновение ионов в клетку и из клетки осуществляется благодаря работе ионных каналов. Различают ионные каналы для натрия и хлора. Самую сложную структуру имеют ионные каналы для натрия. Они состоят из поры, расширения или устья и двух систем ворот активационных наружных и инактивационных внутренних.

Рисунок 1

Потенциал действия

Это процесс, который развивается на ограниченном участке мембраны при нанесении раздражения на нервную клетку. Данный процесс протекает мгновенно, приступо-образно, лавинно-образно и впоследствии волна возбуждения прокатывается по всему участку нервного волокна. Потенциал действия развивается под действие раздражителя. В зависимости от различных характеристик раздражителя делят по:

1) Силе

- Пороговые – раздражитель минимальной силы, способный вызвать ответную реакцию со стороны возбудимых тканей.

- Подпороговые раздражители – раздражители, величина у которых меньше пороговых.

- Надпороговые – раздражители, сила которых больше пороговых.

 

2) Раздражители бывают адекватными и неадекватными.

-Адекватные соответствуют по своей природе раздражаемому образованию.

-Неадекватные раздражители – не соответствуют по природе раздражаемому образованию. По природе раздражители бывают физические, механические, температурные, электрические, световые, звуковые, болевые;

-Химические раздражители – кислоты, щёлочи, соли.;

-Физико химические раздражители – имеют более сложную природу, например, изменению PH среды. Потенциал действия состоит из нескольких фаз:

- Фаза деполяризации – она включает в себя процессы, на первом этапе открываются ионные каналы для натрия, натрий, проникая внутрь клетки, создаёт положительный заряд на внутренней поверхности мембраны.

 

Доклады

История исследования биоэлектрических явлений

Методы электрофизиологии (острый опыт)

Хронический эксперимент.

 

Фазы

Фаза деполяризации. В фазе деполяризации различают стадию реверсии(изменение знака заряда), пик потенциала действия, после которого начинается новая стадия(фаза реполяризации), величина, после которой процессы деполяризации приобретают необратимый характер, называется критическим уровнем деполяризации.

 

Фаза реполяризации. В период реполяризации ионные каналы для натрия закрываются, и натрий не в состоянии проникнуть внутрь клетки, в то время как калиевые каналы находятся в открытом состоянии и калий свободно покидает клетку, вынося положительный заряд. В результате происходит восстановление исходного уровня поляризации мембраны, т.е мембрана становится положительно-заряженной снаружи и отрицательно-заряженной внутри.

 

Фаза гипперполяризации.

Отрицательные следовые потенциалы. Они связанны с тем, что происходит усиление отрицательного заряда на внутренней поверхности мембраны, в результате активного проникновения ионов хлора и органических кислот против градиента концентрации, с участием хлорных насосов. Мембрана становится более электроотрицательной.

Положительные следовые потенциалы – это увеличение положительного заряда на внутренней поверхности мембраны. Связанная с активным проникновением натрия внутрь клетки против градиента концентрации и активизация калий-натриева насоса. В результате заряд становится положительный.

Рисунок 2. Механизмы потенциала действия.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: