Введення в курс фізіології. Збудливі тканини. Фізіологія і властивості збудливих тканин

1. Запорізький державний медичний університет Кафедра нормальної фізіології

ЗАПОРІЗЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЇ ФІЗІОЛОГІЇ
• Лекція №1 для студентів 2 курсу 2
медичного факультету
• Спеціальність «Лабораторна діагностика»
• Запоріжжя 2016

2.

Лекція №1
Введення в курс фізіології.
Збудливі тканини.
Фізіологія і властивості збудливих
тканин
Біопотенціали.
Проведення збудження по нерву і через
нервово-м’язовий синапс.
Властивості скелетних та гладких м’язів,
механізм їх скорочення.
Загальні принципи біологічної регуляції
Нервова регуляція.
Рефлекторний принцип діяльності ЦНС.

3. Фізіологія

ФІЗІОЛОГІЯ
• Фізіологія - наука, що вивчає
закономірності життєдіяльності організму,
його органів і систем.
• В основі життєдіяльності лежать
фізіологічні процеси, які складаються із
взаємодії фізичних та хімічних процесів, що
проявляються в живому на новому якісному
рівні. Ці процеси забезпечують функції
органів і систем.
• Функцією є специфічна діяльність органа
або системи органів.

4.

Механізми регуляції
Нейронна регуляція
Гуморальна регуляція
Можна виділити два типи взаємодії різних механізмів регуляції:
а) шляхом впливу на сам орган,
б) шляхом впливу один на одного.
Надійність регулювання досягається існуванням декількох контурів
регуляції, починаючи від генетичного до нервово-рефлекторного.

5. Рис. Схема різного типу впливу гормонів.

Гуморальна
регуляція
здійснюється:
а) неспецифічними
продуктами обміну
(метаболіти),
б) специфічними
регуляторами,
біологічно активними
сполуками.
РИС. СХЕМА РІЗНОГО ТИПУ
ВПЛИВУ ГОРМОНІВ .

6. Нервова регуляція

НЕРВОВА РЕГУЛЯЦІЯ
Рис. Схема рефлекторної дуги.
Рефлекс забезпечує точність
регуляції, в основі чого лежить
отримання інформації від
органу, її аналіз в нервовому
центрі і дозована точність
еферентної сигналізації до
виконавчого органу.
Від гуморальної нервова
регуляція відрізняється
тим, що:
а) сигнали
розповсюджуються по
нервовим волокнам з
великою швидкістю - від
0,5 до 80-100 м/с,
б) імпульси потрапляють
до певних органів або їх
частинам.

7. Цілісність організму

ЦІЛІСНІСТЬ ОРГАНІЗМУ
• Клітини різних тканин утворюють органи, які
виконують декілька функцій.
• Організм складається з органів, які
поєднуючись з іншими органами для
виконання своїх функцій, утворюють
функціональні системи (травлення, виділення
та ін.).

8. Клітина

КЛІТИНА
Елементарною
біологічною
одиницею є клітина.
На цьому
структурному рівні
забезпечується
здатність до:
самостійного
існування,
самопідтримки,
виконання всіх
основних
біологічних
функцій.

9.

• Мембрани клітин – еластичні структури товщиною 710 нм, основою яких є ліпіди. Подвійний шар їх має
гідрофільну голівку, звернену до водних середовищ, і
гідрофобні хвостики. Гідрофобні частини молекул
звернені один до одного.

10.

ФУНКЦІЇ МЕМБРАН:
- ОРГАНІЗУЮТЬ,
створюють
відповідну
структуру самої клітини та її органоїдів,
- ІЗОЛЮЮТЬ СТРУКТУРУ, забезпечуючи
перешкоду на шляху речовин, які прагнуть
потрапити або покинути її,
- СТВОРЮЮТЬ ГРАДІЄНТИ (ВІДМІННОСТІ)
КОНЦЕНТРАЦІЇ багатьох сполук між
відповідною структурою і навколишнім
середовищем,
- РЕГУЛЮЮТЬ активність процесів, що
протікають в кожному структурному
утворенні, передаючи зовнішні сигнали,
- ВИЗНАЧАЮТЬ ІМУННУ СПЕЦИФІЧНІСТЬ
КЛІТИНИ.

11. Білки мембрани

БІЛКИ
МЕМБРАНИ
• Білки мембран (близько 50% маси) бувають двох видів:
інтегральні (пронизують всю мембрану) і периферичні
(фіксовані на обох поверхнях). Периферичні білки
представлені ензимами (ацетилхолінестераза, фосфатаза
та ін). Рецептори та антигени мембран можуть бути як
інтегральними, так і периферичними білками. Інтегральні
білки можуть входити до складу іонних каналів і
переносників через мембрану великих молекул. Більша
частина їх є глікопротеїнами. Їх вуглеводна частина
виступає з клітинної мембрани і може бути носієм
антигенів або є рецепторами, для зв'язку з лігандами
(гормонами, медіаторами та ін)

12. Фізіологія збудливих тканин. Біотоки

ФІЗІОЛОГІЯ ЗБУДЛИВИХ ТКАНИН.
БІОТОКИ
До збудливих
тканин
відносяться
нервова,
м'язова, залозиста
Властивості збудливих
тканин
• збудливість
• провідність
• рефрактерність
• лабільність

13.

• Збудливість – здатність тканини відповідати на
подразнення зміною ряду своїх властивостей.
Показник збудливості – поріг подразнення. Це
мінімальний по силі подразнення, здатне
викликати видиму реакцію тканини.
• Провідність – здатність тканини проводити
збудження по всій своїй довжині. Показник
провідності – швидкість проведення збудження.
Провідність безпосередньо залежить від
збудливості тканини: чим вище збудливість, тим
вище провідність, так як швидше збуджується
розташована поруч ділянка тканини.

14.

Рефрактерність – здатність тканини втрачати
або знижувати збудливість у процесі
збудження. При цьому в ході реакції тканина
перестає сприймати подразник. Показник
рефрактерності (рефрактерний період) - час,
протягом якого збудливість тканини знижена.
Рефрактерний період тим коротше, чим вище
збудливість тканини.
Лабільність – здатність тканини генерувати
певне число хвиль збудження в одиницю часу в
точній відповідності з ритмом подразнення, що
наноситься. Лабільність визначається
тривалістю рефрактерного періоду (чим
коротше рефрактерний період, тим більше
лабільність).

15. шляхи черезмембранного транспорту

ШЛЯХИ ЧЕРЕЗМЕМБРАННОГО ТРАНСПОРТУ
• 1 - вільна дифузія,
• 2 - іонні канали,
• 3 - полегшена дифузія,
• 4 - активний транспорт,
• 5 - градієнт концентрації,
який створює силу для
пасивного
транспорту
речовин.

16. Транспорт речовин через мембрану

ТРАНСПОРТ РЕЧОВИН ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ
ДИФУЗІЯ (безперервний рух молекул відносно один одного в
рідинах або газах) - проста дифузія може відбуватися через
клітинну мембрану 2 способами: -- Через міжмолекулярні
ділянки ліпідного бішару, якщо дана речовина розчинна в
жирах -- через білкові канали інтегральних білків -полегшена
дифузія вимагає взаємодії з білком – переносником,
зв'язуючись з ним хімічно.
ОСМОС (процес спрямованого руху води , пов'язаний з
відмінністю її концентрації)
АКТИВНИЙ ТРАНСПОРТ (процес переміщення молекул або
іонів через клітинну мембрану проти градієнта концентрації
з витратою енергії АТФ)

17.

Натрій-калієвий насос
• Послідовні етапи роботи
насоса:
• 1 – відкриття «зіву»,
• 2 – захоплення 3 Na+,
• 3 – викид 3 Na+ з клітини,
• 4 – захоплення 2 К+,
5 – вкидання 2 К+ в
клітину.
• Між 1 та 2 етапами
відбувається гідроліз
АТФ з виділенням енергії.

18. Механізм походження потенціалу спокою (ПП, МП)

МЕХАНІЗМ ПОХОДЖЕННЯ ПОТЕНЦІАЛУ СПОКОЮ
(ПП, МП)
• У спокої проникність мембран клітин трохи вище
для К+, ніж для Na+. Тому частина іонів калію може
виходити з клітини, створюючи зовні надлишок
«+» іонів. А зсередини створюється надлишок «-»
іонів. Це і створює заряд мембрани – потенціал
спокою. Можна сказати, що ПП – калієвий
потенціал.

19. Визначення заряду мембрани з допомогою внутрішньоклітинного мікроелектроду

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАРЯДУ МЕМБРАНИ З ДОПОМОГОЮ
ВНУТРІШНЬОКЛІТИННОГО МІКРОЕЛЕКТРОДУ

20. Потенціал дії (ПД)

ПОТЕНЦІАЛ ДІЇ (ПД)
• Це різниця потенціалів між збудженими і
незбудженими ділянками мембрани, яка виникає в
результаті швидкої деполяризації мембрани з
подальшим її перезарядженням.
• Амплітуда ПД близько 120 – 130 мкВ, тривалість (в
середньому) - 3 – 5 мс (в різних тканинах від 0,01 мс
до 0,3 с).
• Умови виникнення ПД Деполяризація повинна
досягти критичного рівня потік натрію в клітку
повинен перевищувати потік калію з клітини в 20
разів (канали для натрію швидкопроводящі, а для
калію – повільні) Повинна розвинутися
регенеративна деполяризація

21. Виникнення потенціалу дії (ПД)

ВИНИКНЕННЯ ПОТЕНЦІАЛУ ДІЇ (ПД)
• А - Фази розвитку ПД: під
дією подразника
відкриваються Na-канали.
1 – деполяризація,
• 2 – овершут,
• 3 – реполяризація,
• 4 – спокою (ПП).
• Б – Іонні потоки.
• В – Зміна заряду
мембрани. ПД = 120 мВ

22. Функціональні зміни натрієвого каналу при розвитку ПД

ФУНКЦІОНАЛЬНІ ЗМІНИ НАТРІЄВОГО КАНАЛУ ПРИ
РОЗВИТКУ ПД
У натрієвого каналу два типи воріт: активаційні і
інактиваційні. У спокої інактиваційні ворота відкриті, а
канал закритий активаційними воротами.
а – закриті активаційні ворота,
б – відкриті активаційні ворота (під впливом подразника),
в – закриті інактиваційні ворота (канал стає незбудливим –
стан рефрактерності).

23. Співвідношення стану натрієвих і калієвих каналів з фазами розвитку ПД

СПІВВІДНОШЕННЯ СТАНУ НАТРІЄВИХ І КАЛІЄВИХ КАНАЛІВ З
ФАЗАМИ РОЗВИТКУ ПД
Стан натрієвих і калієвих каналів мембрани в різні фази розвитку
потенціалу дії: а - період потенціалу спокою; б - деполяризація; в початок реполяризації; р - завершення реполяризації; д повернення до потенціалу спокою.

24. Провідність – розповсюдження ПД по мембрані

ПРОВІДНІСТЬ – РОЗПОВСЮДЖЕННЯ ПД ПО МЕМБРАНІ
• ПД виникає між деполяризованною областю мембрани і її
незбудженою ділянкою. Різниця потенціалів тут у багато
разів вище того рівня, який необхідний для того, щоб
деполяризація мембрани досягла порогового рівня. При
цьому завдяки відкриттю активаційних воріт натрієвого
каналу іони натрію, що входять всередину збудженої
ділянки, служать джерелом електричного струму для
виникнення деполяризуючого потенціалу (ПД) сусідніх
ділянок.

25. Проведення ПД по безмієліновому нервовому волокну, мембрані м'язи

ПРОВЕДЕННЯ ПД ПО БЕЗМІЄЛІНОВОМУ
НЕРВОВОМУ ВОЛОКНУ, МЕМБРАНІ М'ЯЗИ
• ПД проводиться від «точки» виникнення до кожної
наступної ділянки мембрани.

26. Проведення ПД по мієлінізованому нервовому волокну (сальтаторно – стрибками від збудженого перехоплення до наступного)

ПРОВЕДЕННЯ ПД ПО МІЄЛІНІЗОВАНОМУ НЕРВОВОМУ
ВОЛОКНУ (САЛЬТАТОРНО – СТРИБКАМИ ВІД
ЗБУДЖЕНОГО ПЕРЕХОПЛЕННЯ ДО НАСТУПНОГО)

27. Закон «все або нічого»

ЗАКОН «ВСЕ АБО НІЧОГО»
• Підпороговий подразник викликає
місцеву деполяризацію («нічого»)
• Пороговий подразник викликає
максимально можливу відповідь («Все»)
• Надпороговий подразник викликає
також максимально можливу відповідь
(«Все»)

28. Закони проведення збуждення по нервовому волокну

ЗАКОНИ ПРОВЕДЕННЯ ЗБУЖДЕННЯ ПО
НЕРВОВОМУ ВОЛОКНУ
Двостороннього проведення
збудження
Ізольованого проведення
збудження
Анатомічної і фізіологічної
цілісності

29.

Блокатори натрієвих каналів викликають
стійку деполяризацію мембрани, що
призводить до повної незбудливості
нервового волокна (тривалий період
абсолютної рефрактерності)
Цим блокатором є тетрадотоксин (отрути
скорпіонів, молюсків, ракоподібних діють
подібним чином)

30. Скелетні м'язи

СКЕЛЕТНІ М'ЯЗИ
• Скелетний м'яз, складається з м'язових
волокон.
• Всередині їх містяться найважливіші
органели: мітохондрії, саркоплазматичний
ретикулум.
• А також найважливіші білки: міоглобін,
актинові і міозинові міофіламенти.

31. Схема будови м'язового волокна

СХЕМА БУДОВИ М'ЯЗОВОГО ВОЛОКНА
М'язове волокно
складається з окремих
саркомерів.
Саркомер - з двох сторін
обмежений Z –
мембранами.
Товсті – міозинові,
Тонкі – актинові нитки.
Стану:
1 - розслаблене,
2 – скорочене.

32. Основні етапи синаптичної передачі.

ОСНОВНІ ЕТАПИ СИНАПТИЧНОЇ ПЕРЕДАЧІ.
Прихід ПД до пресинаптичної
мембрани, її деполяризація і генерація
на ній потенціалу дії. Проникнення
всередину пресинаптичної мембрани
іонів кальцію – для транспорту везикул
з медіатором. Взаємодія везикул з
активними ділянками пресинаптичної
мембрани. Екзоцитоз і виділення
квантів медіатора в синаптичну щілину
(квант медіатора – це вміст однієї
везикули). Дифузія медіатора до
постсинаптичної мембрани. Взаємодія
медіатора з клітинними рецепторами
субсинаптичної мембрани. Зміна
неспецифічної проникності для іонів.
Утворення постсинаптичних
потенціалів. Виникнення на
постсинаптичній мембрані потенціалу
дії.

33. Різні режими скорочення м'язів

РІЗНІ РЕЖИМИ СКОРОЧЕННЯ М'ЯЗІВ
• А - одиночне скорочення,
• Б – неповний тетанус,
• В – повний тетанус.

34.

Нервово-м'язовий синапс є «вигідним»
місцем,
куди
можна
впливати
фармакологічними препаратами, змінюючи
чутливість рецептора, активність ферменту.
При введенні мікродози токсину ботулізму блокується вивільнення медітору АЦХ і не
виникає скорочення м'язу (розгладження
зморшок в косметичній медицині).
Блокада холінорецепторів (курареподібними
препаратами,
бунгаротоксином)
порушує
відкриття Na+ каналів на постсинаптичній
мембрані (міорелаксанти).

35. Гладкі м'язи

ГЛАДКІ М'ЯЗИ
• Гладкі м'язи можна розділити на два
основних типи:
• Мультиунітарні (райдужка, війчасті,
артеріол, сім'яних протоків, навколо
волосяних цибулин) кожне волокно
функціонує незалежно від інших і часто
іннервується поодиноким нервовим
закінченням.
• Унітарні (в стінці більшості внутрішніх
органів).
• Волокна зазвичай організовані в шари або
пучки, скорочуються разом як єдине ціле,
утворюють функціональний синцитій.

36. Фізіологічні особливості гладких м'язів 1) нестабільний мембранний потенціал, який підтримує м'язи в стані постійного часткового скорочен

ФІЗІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ГЛАДКИХ
М'ЯЗІВ
1) НЕСТАБІЛЬНИЙ МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦІАЛ, ЯКИЙ
ПІДТРИМУЄ М'ЯЗИ В СТАНІ ПОСТІЙНОГО
ЧАСТКОВОГО СКОРОЧЕННЯ – ТОНУСУ;
2) МИМОВІЛЬНА АВТОМАТИЧНА АКТИВНІСТЬ;
3) СКОРОЧЕННЯ У ВІДПОВІДЬ НА РОЗТЯГНЕННЯ;
4) ПЛАСТИЧНІСТЬ (ЗМЕНШЕННЯ РОЗТЯГУВАННЯ
ПРИ ЗБІЛЬШЕННІ РОЗТЯГУВАННЯ);
5) ВИСОКА ЧУТЛИВІСТЬ ДО ХІМІЧНИХ РЕЧОВИН.

37. Скорочення гладеньких м'язів

СКОРОЧЕННЯ ГЛАДЕНЬКИХ М'ЯЗІВ
• Скорочення гладких м'язів
відрізняється високою економічністю:
АТФ витрачається в 10 - 100 разів
менше, ніж при скороченні скелетних
м'язів.
• Економічність скорочень забезпечує
можливість тривалих скорочень без
розвитку стомлення.