Предмет, задачи и методы исследований нормальной физиологии человека

физиологии им. Н.Ю.Беленкова
доцент Продиус Петр Анатольевич
2013 г.

Понятие о возбудимых тканях и их свойства
3. Современные представления о

строении клеточной мембраны
4. Мембранный потенциал и его происхождение
5. Потенциал действия, его фазы и их происхождение.

учение) – наука, изучающая процессы жизнедеятельности и механизмы их регулирования

в различных биологических системах: клетки – ткани – органы – системы органов – организм.

Предметом изучения физиологии являются функции живого организма, их связь между собой, регуляция и приспособление к внешней среде, происхождение и становление функций в процессе эволюции и индивидуального развития особи.

Физиологическая функция (functio-деятельность) – специфическая деятельность системы или органа, имеющая приспособительное значение и направленная на достижение полезного для организма результата.

Физиологический процесс – последовательность явлений в развитии какого-либо действия или совокупность последовательных действий, направленных на достижение определенного результата.

собой связи.

Биосистема – совокупность живых клеток, тканей и органов постоянно

взаимодействующих с внешней средой и осуществляющих с ней обмен веществ, энергии и информации.

Живые организмы более активно взаимодействуют с внешней средой чем объекты неживой природы

и внутренней среды изменением обменных процессов.
Раздражитель – это изменение внешней

или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию.
Возбудимость - способность ткани отвечать на раздражение быстрой деполяризацией мембраны, т.е. генерацией потенциала действия (ПД).
Возбуждение – процесс, характеризующийся изменением обмена клетки в ответ на раздражение в виде временной быстрой деполяризации мембраны, т.е. генерации ПД.

Основные понятия в физиологии возбудимых тканей

– при набрасывании нерва на поврежденный и неповрежденный участок мышцы

наблюдали мышечное сокращение .

– при раздражении индукционным током нерва первой реоскопической лапки наблюдали

сокращение мышцы у первого и второго препаратов.

неповрежденный – «+».

Бернштейн 1902 г. – расчет гипотетического мембранного потенциала

по формуле Нернста.

Мембранно–ионная теория (Ходжкин, Хаксли, Катц (1949-1952). Нобелевская премия в 1963 году.

Мембранный потенциал покоя (МПП) - разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны.

Суть теории – мембранный потенциал покоя возникает благодаря направленному движению заряженных частиц.
В основном это диффузия ионов К+ через мембрану клетки из внутриклеточной среды во внеклеточную.
При создании мембранного потенциала покоя важную роль играют процессы простой диффузии через белковые каналы в мембране и первично активного транспорта.

год ) – основу мембраны составляет двойной молекулярный слой липидов

(липидный бислой) на котором и в толще которого находятся белки. Слой липидов является прерывистым, белки клеточной мембраны подвижны и свободно плавают в липидном геле.

липидный бислой или транспортные белки с помощью процессов диффузии, осмоса,

активного и везикулярного транспорта.

Простая диффузия – пассивное движение частиц из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Жирорастворимые вещества диффундируют через липидный бислой (этанол, СО2),
водорастворимые через водные каналы (ионы К+, Na+).
Ионные каналы делятся на управляемые и неуправляемые.

Осмос – пассивное движение воды из области с низкой концентрацией веществ в область с высокой концентрацией веществ.

концентрационному градиенту (белок-переносчик инсулинзависимая пермиаза для глюкозы).

Активный транспорт -

перенос веществ против градиента концентрации с использованием энергии АТФ. Обеспечивается белковыми комплексами (насосами или помпами) с использованием энергии АТФ (Na, K – АТФаза).

Везикулярный транспорт – энергозависимый процесс поступления в клетку (эндоцитоз) и выделения из клетки (экзоцитоз) высокомолекулярных веществ и частиц.

Процесс поступления в клетку небольших капелек растворенных веществ называется пиноцитозом. Поглощение крупных частиц (бактерии, клетки, частицы разрушенной ткани) – фагоцитозом.
С помощью экзоцитоза происходит выделение гормонов, пищеварительных ферментов.

(ток покоя).



Для измерения потенциала покоя используют микроэлектродную технику.

играют процессы простой диффузии через белковые каналы в мембране и

первично активного транспорта.

Поддержание трансмембранного потенциала (МПП) предопределено:
1. Электрохимическим градиентом
для K+, Na+, Cl-;
2. Избирательно высокой проницаемостью мембраны для К+;
3. Наличием активного транспорта (Nа+,К+- насоса) в мембране.

(статический - в результате того, что мембрана непроницаема для анионов

клетки - глутамата, аспартата, органических фосфатов, белков, на внутренней поверхности мембраны образуется избыток отрицательно заряженных частиц, а на наружной – избыток положительно заряженных частиц);
- химический градиент концентрации ионов по обе стороны мембраны (концентрация внутри К+ клетки больше, чем вне, а для ионов Na+ наоборот).

Мембранный потенциал, при котором суммарный калиевый ток через мембрану равен нулю (число выходящих ионов К+ сравнивается с числом входящих ионов К+ в клетку), называется потенциалом равновесия или равновесным потенциалом и рассчитывается согласно уравнению Нернста:
Ex=(R·T/z·F) · ln ([X]o/[X]i),

, Na, Cl – коэффициент мембранной проницаемости для ионов;
[K+]o, [Na+]o,

[Cl-]o – внеклеточная концентрация ионов;
[K+]i, [Na+]i, [Cl-]i – внутриклеточная концентрация ионов.
61 – постоянная при t=37оС, 58 - при 20оС.

изолированном гигантском аксоне кальмара проницаемость для ионов составляет:
K+ -

Na+ - Cl-
1 : 0,04 : 0,45
Селективность каналов обусловлена тем, что каждый канал имеет:
устье,
селективный фильтр,
воротной механизм (gate).

Проводимость одиночного открытого канала стабильна.

Суммарная проницаемость мембраны определяется соотношением открытых и закрытых каналов

действие – быстрое колебание
мембранного потенциала

Е0 – Мембранный потенциал покоя(МПП)

Екр- Критический уровень деполяризации
1. Фаза быстрой деполяризации
2. Фаза реполяризации
3. Фаза следовой деполяризации
4. Фаза следовой гиперполяризации