Физиология и биофизика возбудимых систем. Физиология мышц. Физиология нервов. Лекция №2

1. Физиология и биофизика возбудимых систем. Физиология мышц. Физиология нервов. Лекция №2 Для стоматологического факультета ПИМУ

Кафедра нормальной физиологии им. Н.Ю.Беленкова
доцент Продиус Петр Анатольевич
2022 г.

2. План лекции

1.Физиологические свойства нервных проводников. Типы
нервных волокон.
2.Закономерности проведения возбуждения по нерву.
3. Механизмы и особенности проведения возбуждения по
миелинизированным и немиелинизированным нервным
волокнам.
4. Физиологические и физические свойства мышц.
5. Изотоническое и изометрическое сокращение. Одиночное
и тетаническое сокращение.
5. Механизм мышечного сокращения. Электромеханическое
сопряжение.
6. Понятие о двигательное единице. Сила, работа и
утомление мышц.

3.

ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВОВ ИЛИ НЕРВНЫХ ПРОВОДНИКОВ
Нервное волокно (нервный проводник) представляет собой
отросток нейрона(аксон), заключенный в глиальную оболочку.
Нервные волокна образуют нервные пучки, совокупность
которых формирует нервный ствол, или нерв.
Рис. А
Рис.Б.

4. Физиологические свойства нервных волокон

1. Возбудимость
2. Проводимость
3. Лабильность

5. Классификация нервных волокон

В 1939 году Джозеф Эрлангер и Герберт Гассер при
регистрирации тока действия седалищного нерва
обнаружили несколько пиков и обозначили их
α (альфа), β (бета), γ (гамма), δ (дельта)

6. КЛАССИФИКАЦИЯ НЕРВНЫХ ВОЛОКОН ПО ЭЛАНГЕРУ-ГАССЕРУ

7. Законы проведения возбуждения в нервных волокнах

1. Закон двустороннего проведения.
2. Закон анатомической и
физиологической целостности.
3. Закон изолированного проведения.
4. Закон бездекрементного
проведения.

8. Закон двустороннего проведения

Возбуждение, возникающее в одном участке
нерва, распространяется в обе стороны от места
своего возникновения.
Это можно доказать, если на нервное волокно
наложить регистрирующие электроды на некотором
расстоянии друг от друга, а между ними нанести
раздражение.
Возбуждение зафиксируют электроды по бестороны
от места раздражения. В организме возбуждение
всегда распространяется по аксону от тела клетки
(ортодромно)

9. Закон анатомической и физиологической целостности

Возбуждение может распространяться по
нервному волокну только в случае его
морфологической
и
функциональной
целостности.
• Различные факторы, воздействующие на
нервное волокно (наркотические вещества,
охлаждение и т. д.) приводят к нарушению
физиологической целостности, т. е. к нарушению
механизмов передачи возбуждения. Несмотря
на сохранение его анатомической целостности,
проведение возбуждения в таких условиях
нарушается.

10. Закон изолированного проведения

Возбуждение, распространяющееся по волокну,
входящему в состав нерва, не передается на
соседние нервные волокна.
Способность нервного волокна к изолированному
проведению возбуждения обусловлена наличием
оболочек, а также тем, что сопротивление жидкости,
заполняющей
межволоконные
пространства,
значительно ниже, чем сопротивление мембраны
волокна. Поэтому ток, выйдя из возбужденного
волокна, шунтируется в жидкости и оказывается
слабым для возбуждения соседних волокон.

11. Закон бездекрементного проведения

Амплитуда потенциала действия не
изменяется с увеличением расстояния
от места его возникновения.

12. МЕХАНИЗМ ПРОВЕДЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В НЕРВНЫХ ВОЛОКНАХ

Возбуждение распространяется от
возбужденного участка мембраны к еще
не возбужденному электротонически.
Различают
• непрерывное, эстафетное (характерно
для немиелинизированных волокон);
• сальтаторное, скачкобразное
(характерно для миелинизированных
волокон).

13. МЕХАНИЗМ ПРОВЕДЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В НЕРВНЫХ ВОЛОКНАХ

1. Раздражение
мембраны
2. Генерация ПД
3. Перезарядка
мембраны
4. Деполяризация
невозбуждённой
мембраны
5. Генерация ПД

14. Определение скорости проведения возбуждения по нерву

Для расчета
проводимости
используют
латентный
период
М-ответа.
Раздражают
двигательные
точки нерва.

15. Определение скорости проведения возбуждения по нерву

16. Физиологические функции мышц

1. Тонические скелетные мышцы –
поддержание
положение
тела
(поза).
2. Фазические скелетные мышцы –
изменение одних частей тела
относительно других (сгибание,
разгибание).

17. Физиологические свойства скелетных мышц

3. Сердечная мышца - насосная
4. Гладкие мышцы – изменение
объема полых органов

18. Физиологические свойства мышц

1. Возбудимость
2. Проводимость
3. Лабильность
4. Сократимость

19. Физические свойства мышц

1. Растяжимость
2. Эластичность
3. Пластичность

20. Медленные фазические волокна окислительного типа

• большое содержание миоглобина и
митохондрий
• красного цвета
• медленно утомляются
• В одной моторной единице их очень много
(до 30 000)
• Входят в состав мышц, поддерживающих
позу

21. Быстрые фазические волокна окислительного типа

• Содержат много митохондрий
• Способны синтезировать АТФ путем
окислительного фосфорилирования
• Выполняют быстрые сокращения
• Утомляются медленно
• В составе моторной единицы меньше, чем
медленных

22. Виды мышечных сокращений (по частоте)

Одиночное
Тетаническое
(зубчатый тетанус)
Тетаническое
(гладкий тетанус)

23.

24.

Схема формирования одиночного
мышечного сокращения
Фаза укорочения
мышцы
Фаза
расслабления
Состояние
покоя
Начало
раздражения
Латентный
период
Запись мышечного сокращения

25. Зубчатый тетанус

• Возникает в условиях когда каждый
последующий импульс попадает в период
расслабления

26.

27. Гладкий тетанус

• Возникает в условиях когда каждый
последующий импульс попадает в период
укорочения

28.

29.

30. Механизм мышечного сокращения

Электромеханическое сопряжение.
Распространение ПД по сарколемме в Т- трубочке
приводит к активации ее рецепторов
дигидропиридина.
Сдвиг этих рецепторов открывает Са2+'-канал
рецепторов рианодина цистерн саркоплазматической
сети.
Выход Са2' из цистерн приводит к увеличению его
концентрации в цитозоле с 10-7 до 10-5М.
Связывание Са2* с тропонином увеличивает степень
спирализации тропомиозина, что открывает
миозинсвязывающие участки актиновых нитей.

31. Механизм мышечного сокращения

Скольжение нитей (сокращение саркомера).
АТФаза миозиновой головки вызывает гидролиз АТФ
до АДФ и неорганического фосфата. В таком состоянии
головка связывается с актиновой нитью, образуя с ней
угол около 90°.
Отсоединение АДФ и неорганического фосфата от
головки
миозина
сопровождается
основным
выделением
свободной
энергии.
Головка
поворачивается в шарнирной области до угла 45°,
осуществляя гребковое движение, что вызывает
перемещение актиновой нити вдоль миозиновой на 1
% процент саркомера (примерно на 10 нм).

32. Механизм мышечного сокращения

Скольжение нитей {сокращение саркомера).
Присоединение АТФ к головке миозина уменьшает се
сродство к актиновой нити, что вызывает
разъединение актомиозивых мостиков. Далее головка
присоединяется вновом месте - ближе к Z-линии, и
цикл повторяется.
При максимальном сокращении (до 50% длины
саркомера) необходимо около 50 циклов образования
и разъединения актоыиоэиновых мостиков.

33. Механизм мышечного сокращения

Расслабление миофибрилл.
Для расслабления миофибрилл необходимы 2
главных условия: наличие достаточного уровня АТФ и
низкая концентрации Са2+ (10-7 М и ниже) в
цитозоле.
Присоединение АТФ к головкам миозина приводит к
разрушению актомиозиновых мостиков.
Низкий уровень Са2+ создается активацией
кальциевого насоса и перемещением в цистерны
гладкой ЭПС, где он связывается белком
кальсеквестрином.
Снижение концентрации кальция в цитозоле
приводит к блокаде тропомиозином актиновых
нитей. Миоцит расслабляется.

34.

саркомер
Базовая сократительная единица
поперечнополосатых мышц.
Из саркомеров состоят миофибриллы.
Ограничены Z-пластинками.
Основные белки – актин и миозин.

35. Двигательные единицы

Это совокупность мотонейрона и
иннервируемых им мышечных
волокон одного типа.

36.

Типы двигательных единиц
По морфофункциональным
признакам различают
три типа двигательных единиц.
I тип
II тип
IIIтип

37.

Характеристика нейромоторных
единиц I типа
1.Имеют хорошо развитую капиллярную
сеть, в цитоплазме много митохондрий,
поэтому неутомляемые
2.Имеют низкую активность миозиновой АТФазы, поэтому сокращаются медленно.
3.Мотонейрон мелкий с низким порогом
активации и низкой скоростью
распространения возбуждения по аксону.
4.Количество мышечных волокон в моторной
единице невелико.
5.Миофибрилл в волокнах мало, поэтому
развивают слабые усилия.
6.Обеспечивают тонус мышц.

38.

Характеристика нейромоторных
единиц II типа
1.Легко утомляемые, т.к. имею мало
митохондрий и окружены небольшой
капиллярной сетью
2.Имеют высокую активность миозиновой АТФазы и высокую скорость сокращения
3. Имеют крупный мотонейрон и большое
количество мышечных волокон.
4. В мышечных волокнах много миофибрилл,
поэтому развивают большое усилие.
5. Активируются при выполнении
кратковременной силовой работы.

39.

Характеристика нейромоторных
единиц III типа
1.Устойчивые к утомлению.
2.Быстрые. Включают сильные, быстро
сокращающиеся
волокна.
3.Обладают большой выносливостью
благодаря использованию энергии как
аэробного, так и анаэробного процессов.
4. По свойствам занимают промежуточное
положение межу моторными единицами
I и II типа
5.Участвуют в длительной ритмической
работе со значительными усилиями.

40. Сила мышц

Абсолютная сила – отношение максимальной
силы к физиологическому диаметру.
Относительная сила – отношение
максимальной силы к анатомическому
диаметру.
Сила измеряется в кг (силы) или даN
(деканьютон)

41. Сила мышц

• Зависит от толщины мышцы и её
поперечного физиологического сечения

42. Утомление мышц

Утомление
–
временное
снижение
работоспособности,
наступающее
в
процессе
выполнения мышечной работы и исчезающее после
отдыха.
Причины утомления:
1. Накопление продуктов обмена (молочная кислота)
в мышцах, что ведет к угнетению генерации
потенциала действия.
2. Кислородное голодание, т.е. к мышце не успевает
доставляться кислород.
3. Истощение энергии.
4. Центрально-нервная теория утомления. По этой
теории утомление нервных клеток наступает быстрее,
чем мышц.
5. Утомление синапсов, через которые импульсы
передаются к мышцам.

43. Кривая утомление мышц

44.

• Электромиография – графический метод
исследования биоэлектрических потенциалов,
возникающих в скелетных мышцах человека и
животных при возбуждении мышечных волокон.
Единица измерения – мВ.
• Динамометрия — метод измерения силы
сокращения различных мышечных групп.
Единица измерения – килограмм силы или
деканьютон.
• Эргография - метод графической регистрации
работы мышц. Единица измерения – килограмм
на метр или джоуль.

45. Электромиография

46. Динамометрия

47. Эргография