1 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Сибирский федеральный университет кафедра медицинской биологии Красноярск 2012 Общая физиология возбудимых тканей

Современные представления о строении и функциях мембран Транспорт веществ через биологические мембраны Возбудимые ткани и их общие свойства Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Рефрактерные периоды Особенности потенциала действия мышечной клетки сердца Законы раздражения возбудимых тканей Распространение возбуждения в нервном волокне 2 Физиологические основы оздоровительной физической культуры

3 Общая физиология возбудимых тканей Функции мембран

4 Общая физиология возбудимых тканей Структура клеточной мембраны

5 Современные представления о строении и функциях мембран Общая физиология возбудимых тканей Строение мембраны

6 Современные представления о строении и функциях мембран Общая физиология возбудимых тканей Мембранный транспорт

7 Современные представления о строении и функциях мембран Общая физиология возбудимых тканей Механизмы транспорта веществ через мембрану 1 – простая диффузия; 2 – диффузия через канал; 3 – диффузия с помощью белка-переносчика

8 Современные представления о строении и функциях мембран Общая физиология возбудимых тканей Скорость транспорта веществ через клеточную мембрану посредством простой и облегченной диффузии

9 Современные представления о строении и функциях мембран Общая физиология возбудимых тканей Схема транспортных белков, функционирующих по принципу унипорта, симпорта и антипорта

10 Транспорт веществ через биологические мембраны Общая физиология возбудимых тканей Проницаемость мембран для различных веществ и процессы транспорта

11 Транспорт веществ через биологические мембраны Общая физиология возбудимых тканей Эндоцитоз

12 Транспорт веществ через биологические мембраны Общая физиология возбудимых тканей Экзоцитоз

13 Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Общая физиология возбудимых тканей Измерение потенциала покоя мышечного волокна (A) с помощью внутриклеточного микроэлектрода (М)

14 Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Общая физиология возбудимых тканей Внутри - и внеклеточные концентрации ионов мышечной клетки теплокровного животного, ммоль/л (по Дж. Дудел) Ионы Внутриклеточная концентрация Внеклеточная концентрация Na K+K Cl HCO Анионы органических соединений 155-

15 Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Общая физиология возбудимых тканей Уравнение Нернста где: V разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны; R газовая постоянная, Т абсолютная температура, F постоянная Фарадея; z валентность иона; с i и с 0 внутренняя и наружная концентрации иона.

16 Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Общая физиология возбудимых тканей Механизм работы Na + /K + -АТФазы

17 Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Общая физиология возбудимых тканей Идеализированный потенциал действия

18 Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Общая физиология возбудимых тканей Реальный потенциал действия

19 Электрические явления в возбудимых тканях. Природа и механизм поддержания мембранного потенциала покоя. Потенциал действия Общая физиология возбудимых тканей Схема распределения зарядов по разные стороны мембраны возбудимой клетки в спокойном состоянии (A) и при возникновении потенциала действия (В)

20 Особенности потенциала действия мышечной клетки сердца Общая физиология возбудимых тканей Потенциал действия клетки миокарда АРП – абсолютный рефрактерный период ОРП – относительный рефрактерный период

21 Общая физиология возбудимых тканей Зависимость силы реакции простой возбудимой системы (клетки) от силы раздражителя Законы раздражения возбудимых тканей ПВ – порог возбуждения

22 Общая физиология возбудимых тканей Зависимость силы реакции сложной возбудимой системы (нерв, мышца) от силы раздражителя Законы раздражения возбудимых тканей ПВ – порог возбуждения

23 Общая физиология возбудимых тканей Изменение мембранного потенциала клетки при действии электрического тока различной силы Законы раздражения возбудимых тканей ПП – потенциал покоя, КУД – критический уровень деполяризации

24 Общая физиология возбудимых тканей Зависимость пороговой силы раздражителя от времени его действия (закон силы - длительности) Законы раздражения возбудимых тканей Р – реобаза, ПВ – полезное время, Х – хронаксия

25 Общая физиология возбудимых тканей Изменение мембранного потенциала и критического уровня деполяризации при медленном ( А ) и быстром ( Б ) нарастании силы раздражающего тока Законы раздражения возбудимых тканей КУД – критический уровень деполяризации, ПП – потенциал покоя

26 Общая физиология возбудимых тканей Распространение возбуждения по миелиновому и безмиелиновому нервному волокну Распространение возбуждения в нервном волокне

27 Общая физиология возбудимых тканей Распространение возбуждения по нервным волокнам Распространение возбуждения в нервном волокне А (миелиновые): Аα – диаметр мкм, скорость проведения возбуждения м/с; Аβ – диаметр 8 – 12 мкм, скорость проведения возбуждения – м/с; Аγ диаметр 4 8 мкм, скорость проведения возбуждения м/с; Аδ диаметр 1 4 мкм, скорость проведения возбуждения 5 15 м/с; В (смешанные (миелиновые и безмиелиновые) диаметр 1 3 мкм, скорость проведения возбуждения 3 15 м/с; С (безмиелиновые) – диаметр 0,3 1,3 мкм, скорость проведения возбуждения 0,5 2,0 м/с.

28 Общая физиология возбудимых тканей Распространение возбуждения по нервным волокнам Распространение возбуждения в нервном волокне Волокна типа Аα проводят возбуждение от мотонейронов спинного мозга к скелетным мышцам и от определенных рецепторов мышц к соответствующим нервным центрам; волокна типов Аβ, Аγ и Аδ в основном проводят возбуждение от тактильных, температурных, болевых рецепторов, рецепторов внутренних органов в ЦНС, среди них есть также волокна (Аγ), проводящие импульсы от спинного мозга к мышцам. Волокна типа В являются смешанными (миелиновые и безмиелиновые) – это преганглионарные волокна вегетативной нервной системы. Волокнам типа С – безмиелиновые,. В основном волокна типа С это постганглионарные волокна симпатического отдела вегетативной нервной системы, однако к данному типу относятся также волокна, проводящие возбуждение от болевых рецепторов, некоторых терморецепторов и рецепторов давления.

29 Синапс Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : классификация и строение специализированное место контакта между двумя возбудимыми клетками

30 Классификация синапсов Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : классификация и строение I. По месту контакта: 1)нейро-нейрональные (аксо-аксональные, аксо- соматические, аксо-дендритные и т.д.), 2)нейро-мышечные, 3)нейро-железистые. II. По механизму действия: 1)химические, 2)электрические. III. По результату действия: 1)возбуждающие, 2)тормозящие.

31 1) пресинаптическую мембрану, образованную утолщением мембраны окончания аксона, 2) синаптическую щель величиной около 50 нм, 3) постсинаптическую мембрану – утолщение мембраны клетки, с которой контактирует нейрон. В структуре химического синапса различают Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : классификация и строение

32 Схема строения химического синапса Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : классификация и строение

33 Строение электрического синапса Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : классификация и строение 1.Электрический способ передачи сигналов в нервной системе происходит между плотно прилегающими друг к другу клетками, образующими щель размером всего около 2 нм. 2.Плотный контакт обеспечивает возможность быстрой передачи электрического импульса через ионные мостики-каналы.

34 Особенности (законы) проведения возбуждения через химические синапсы: Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : проведение возбуждения 1) одностороннее проведение нервных импульсов; 2) наличие синаптической задержки (около 0,3 мс) – время, которое тратится на секрецию медиатора и развитие постсинаптического потенциала (ВПСП или ТПСП); 3) пространственная и временная суммация возбуждения. Пространственная суммация происходит в случае одновременного поступления нескольких импульсов к одному и тому же нейрону по разным пресинаптическим волокнам. Временная суммация имеет место при активации одного и того же афферентного пути серией последовательных импульсов; 4) трансформация ритма – способность нейрона изменять частоту передающихся импульсов.

35 Особенности проведения возбуждения через химические синапсы: Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : проведение возбуждения 5) усвоение ритма – способность нейрона настраивать свою активность на ритм приходящих импульсов; 6) антидромный эффект – явление отрицательной обратной связи ввиду того, что выделяемый в синаптическую щель медиатор, воздействует на соответствующие рецепторы пресинаптической мембраны и тормозит выделение следующей порции медиатора;

36 Особенности проведения возбуждения через химические синапсы: Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : проведение возбуждения 7) изменение эффективности синаптической передачи в зависимости от интервала следования сигналов: – явление «облегчения» – сопровождается увеличением частоты импульсации в результате возрастания (до определенного предела) величины генерируемых ВПСП или ТПСП; – стойкая деполяризация – катодическая депрессия – снижение эффективности синаптической передачи, если частота следования импульсов слишком большая и медиатор не успевает разрушиться или удалиться из синаптической щели; – десенситизация – утрата чувствительности, если через синапс проходит много сигналов, постсинаптическая мембрана может уменьшить ответ на очередную порцию медиатора.

37 Особенности (законы) проведения возбуждения через электрические синапсы: Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : проведение возбуждения 1)двусторонне проведение возбуждение, 2)практически отсутствие синаптической задержки (0,1 мс), 3)электрические синапсы являются возбуждающими.

38 Возбуждающие и тормозящие синапсы Общая физиология возбудимых тканей Синапсы : проведение возбуждения 1)ВПСП и ТПСП, 2)АХ, НА, серотонин и др. (деполяризация), 3)глицин и ГАМК (гиперполяризация).

проводимость – способность ткани к проведению возбуждения ; по скелетной мышечной ткани возбуждение проводится скоростью – 6 13 м / с, по нервной ткани – со скоростью до 120 м / с ; лабильность – количество импульсов, которое ткань способна проводить в единицу времени в соответствии с ритмом действующих раздражителей ( нервные волокна проводят импульсов в секунду, мышечная ткань – импульсов в секунду ).