ТЕМА: «Основні принципи регуляції фізіологічних функцій»

Визначення

Управління - один з найважливіших процесів в живому організмі.

Це сукупність дій, які проводяться над органом чи системою, націлених на досягнення

визначеної мети позитивного щодо організму результату.

Регуляція - це управління діяльністю органа (системи), котрий працює в автономному

режимі(володіє здатністю до автоматизму)

Ініціація - це процес управління, за допомогою якого відбувається запуск діяльності органу,

котрий не володіє здатністю до автоматизму.

Координація - це вид управління, при якому погоджується діяльність декількох органів або

систем одночасно і таке управління направлене на отримання позитивного (корисного

для організму) результату.

Гуморальна регуляція - це регуляція діяльністю органа або системи за рахунок впливу на них

через специфічні рецептори гормонів або БАР.

Нервова регуляція - це регуляція за допомогою спеціально призначеної для цих цілей структури -

ЦНС.

Саморегуляція -любе відхилення результату діяльності системи від рівня, який

забезпечує нормальний метаболізм (життєдіяльність) організму і його адаптацію до

навколишнього середовища, являється стимулом до мобілізації необхідних

елементів системи для забезпечення цього результату.

Лекція №2

Фізіологія збудливих тканин. Властивості збудливих тканин.

Збудливі тканини - це нервова, м’язова і залозиста структури, які здатні у відповідь

на дію подразника збуджуватися.

Збудливість - універсальна властивість всього живого - це здатність живої тканини

відповідати на дію подразника зміною фізіологічних властивостей

та виникненням процесу збудження.

Збудження - це активний фізіологічний процес, який виникає в тканині під дією

подразників та характеризується рядом загальних та специфічних

ознак.

До загальних ознак збудження належать:

а)зміна рівня обмінних процесів в тканинах;

б)виділення різноманітних видів енергії (теплової, електричної та

променевої).

Специфічні ознаки збудження проявляються в життєдіяльності живих структур.

Наприклад, м’язи скорочуються, залози виділяють секрет, нервова тканина

генерує нервовий імпульс.

Розрізняють дві форми збудження:

а)місцеве - яке не поширюється, при ньому активуються лише окремі

структури збудливого утворення, це пусковий механізм

для виникнення поширюючогося збудження. В цьому його

біологічне значення;

б)імпульсне - яке хвильоподібно поширюється. Воно забезпечує

функціональн відправлення подразнючого утворення,

активуючи його в цілому.

Провідність - здатність живої тканини проводити хвилі збудження, тобто

електричні токи, які отримали назву біопотенціалів.

Рефрактерність - це тимчасове зниження збудливості тканини, яке виникає

внаслідок збудження.

Лабільність або функціональна рухомість - це здатність тканини скорочуватись в

одиницю часу певну кількість разів

Подразники.

Подразник -це фактор, який здатний викликати відповідну реакцію збудливих тканин.

Вони поділяються на:

а)фізичні (електричний струм, механічні, температурні тощо)

б)хімічні (кислоти, луги, тощо)

в)фізико-хімічні (осмотичні, зсув рН тощо)

За біологічними ознаками можуть бути:

а)специфічними (адекватні) - при мінімальних енергетичних затратах викликають

виникнення збудження тільки в певних збудливих структурах (око - світ)

б)неспецифічними (неадекватні)- в природних умовах існування організму

викликаютьвідповідну реакцію збоку збудливих тканин на при достатній

силі та тривалості своєї дії (гіперсалівація у відповідь на подразнення

кислотою рецепторів ротової порожнини).

За своєю силою подразники можуть бути:

а)підпороговий - це подразник такої сили, котрий не викликає видимих змін, але

обумовлює виникнення фізико-хімічних зсувів в збудливих тканинах.

Однак ступенів цих зсувів недостатньо для виникнення поширюючогося

збудження.

б) пороговий подразник - це подразник мінімальної сили. Який вперше викликає

видиму відповідну реакцію збоку збудливої тканини.

Поріг збудження - це порогова сила подразника і вона являється мірою

збудливості тканин.

Чим вищий поріг подразнення тим нижче збудливість і навпаки.

в)надпороговий - це подразник сила якого вища за силу порогового подразника.

Поріг подразнення показник достатньо мінливий та значно залежить від вихідного функціонального стану збудливої тканини.

Закони подразнення.

1. Закон сили подразнення -чим біла сила подразника, тим вища, до певної межі,

відповідна реакція з боку збудливої тканини.

2.Закон часу - подразник, який викликає збудження, повинен бути достатньо

тривалим (впливати на тканину деякий час, щоб викликати збудження.

Французький вчений Лапік створив вчення про хронаксію як пороговій

тривалості подразнення, яка необхідна для виникнення збудження в живій

тканині.

Хронаксія - найменший проміжок часу збігом якого струм силою в 2

реобази викликає в тканині збудження. Вона вимірюється в тисячних

долях секунди.

За її величиною можна судити про швидкість виникнення збудження в

тканині: чим менше хронаксія, тим швидше виникає збудження. Хронаксія нервових і м’язових волокон = тисячним і десяти тисячним долям секунди, а хронаксія повільних тканин (м’язових) сотим долям секунди.

Реобаза - найменша сила (або напруги), здатна викликати збудження.

В клінічній медицині та в фізіології реобаза і хронаксія використовуються для

оцінки стану збудливих тканин, наприклад, в клініці нервових хвороб та в

хірургії для лікування уражених нервів. При ураженні нерва хронаксія

збільшується. Клініцисти використовують спеціальний прибор - хронаксиметр,

який дозволяє визначити реобазу і хронаксію м’язів (рухова хронаксія),

чутливих нервових волокон (чутлива хронаксія), вестибулярного апарату (при

подразненні сосцеподібного відростка), сітківки ока (спалах світла при її

електричній стимуляції).

Ще один висновок закону: надто короткі за часом імпульси не здатні викликати

збудження, яким би сильним не був стимул (в фізіотерапії токи високої частоти

для отримання калоричного ефекту) (стор.37, мал. 51)

3.Закон градієнта подразнення - чим вище градієнт подразнення, тим сильніше (до

певних меж) відповідна реакція збудливого утворення.

Градієнт подразнення -це швидкість наростанняподразнення за часом.

Якщо подразник нарощується повільно, то виникає акомодація.

Акомодація -це пристосування збудливої тканини до повільно нарощувального подразника Вона обумовлена тим, що під час наростання сили подразника в тканині встигають розвинутися активні зміни, які підвищують поріг подразнення та перешкоджають розвитку збудження.

Механізм збудження. Проведення збудження

Біоелектричні явища в живих тканинах.

Біопотенціали -загальна назва всіх видів електричних процесів в живих системах.

Потенціал ушкодження - це різниця потенціалів між непошкодженою та

Пошкодженою поверхнями живих збудливих тканин.

Мембранний потенціал (МП) - це різниця потенціалів між зовнішньою та

внутрішньою поверхнями клітини (м’язового волокна) в спокої. Він

дорівнює 60-90 мВ, зі знаком мінус в середині клітини. Цю різницю

потенціалів наз. потенціал спокою.

Потенціал дії -швидка зміна мембранного потенціалу під час збудження.

Мембранний потенціал.

Мембранний потенціал, або потенціал спокою можна виявити за допомогоюмікроелектродної методики. Мікроелектрод являє собою тонкий скляний капіляр з діаметром кінчика 0,2-0,5мкм.

Його заповнюють розчином електроліту (КСІ). Другий електрод звичайних розмірів занурюють в розчин Рінгера, в якому знаходиться досліджуваний об’єкт. Через підсилювач біопотенціалів електроди підводять до осцилографа. Якщо під мікроскопом за допомогою мікроманіпулятора мікроелектрод ввести всередину нервової клітини, нервового або м’язового волокна, то в момент проколу осцилограф покаже різницю потенціалів - потенціал спокою. Мікроелектрод настільки тонкий, що майже не пошкоджує мембрану.

Встановлено, що в основі біоелектричних явищ лежить нерівномірний розподіл (асиметрія)іонів в цитоплазмі нервових та м’язових клітин.

Мембранно-іонна теорія пояснює походження потенціалу неоднаковою концентрацією К+, Na+,

які несуть електричні заряди всередині та поза клітиною, а також різною проникністю для них мембрани.

Мембрана клітини - це ущільнений шар цитоплазми, товщина якого 10нм (стор.322, мал. 55).

Мембрана складається з подвоєного шару молекул фосфоліпідів, який вкритий зсередини шаром білкових молекул, а ззовні - шаром молекул складних вуглеводів - мукополісахаридів. Мембрана має спеціальні канали - «пори», крізь які вода та іони проникають всередину клітини (ля кожного іона є спеціальний канал). В зв’язку з цим проникність мембрани для тих чи інших іонів буде залежати від розмірів пор та діаметру самого іона.

В клітині в 30-50 разів більше іонів К+ і в 8-10 разів менше іонів Nа+ та в 50 разів менше іонів СІ- ніж в тканинній рідині. Крім того до складу цитоплазми клітини входять органні аніони (крупно молекулярні з’єднання, котрі несуть негативний заряд), які відсутні у міжклітинній рідині. Отже всередині клітини переважають К+, ззовні Nа+. Основним аніоном тканинної рідини являється СІ-.

В клітині більше крупних органічних аніонів, які не можуть проникати крізь мембрану (катіони мають позитивний заряд, а аніони негативний).

Стан неоднакової іонної концентрації по обидва боки плазматичної мембрани наз. іонною асиметрією - це фізіологічне явище, яке зберігається поки клітина жива, це одна з основних причин виникнення потенціалу спокою, при цьому відома роль належить нерівномірному розподілу іонів К+. Вона підтримується роботою натрій - калієвих насосів, котрі безперервно перекачують іони Nа+ з клітини а іони К+ в клітину. Робота ця здійснюється з затратою енергії, яка вивільнюється при розщеплення АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти).

В спокої проникність мембрани значно вища для К+, ніж для Nа+. Завдяки високій концентрації іони К+ прагнуть вийти з клітини назовні. Крізь мембрану вони проникають на зовнішню поверхню клітини, але далі йти не можуть. Крупні аніони клітини, для яких мембрана не проникла, не можуть слідувати за калієм, і накопичуються на внутрішній поверхні мембрани, створюючи негативний заряд, котрий утримує електростатичним зв’язком позитивні іони калію, які перестрибнули через мембрану.

Таким чином виникає поляризація мембрани, потенціал спокою:

по обидва її боки утворюється подвійний електричний шар:

зовні з позитивно заряджених іонів калію,

а в середині з негативно заряджених різних крупних аніонів.

Потенціал дії.

Потенціал спокою зберігається до тих пір, поки не виникло збудження.

Основна роль у виникненні потенціалу дії належить іонам Nа+.

Під дією подразника порогової сили проникність мембрани клітини для іонів Nа+ підвищується в 500 разів та перевищує проникність для іонів К+ в 10 - 20 разів. Концентрація іонів Nа+ ззовні клітини в 10 разів більший ніж всередині. Тому іони Nа+ лавиноподібне прямує всередину клітини, що призводить до перезарядки мембрани і її внутрішня поверхня приймає позитивний заряд, а зовнішня - негативний. Таким чином відбувається деполяризація клітинної мембрани (зміна її на протилежний знак - він стає негативним зовні та позитивним всередині клітини)., яка супроводжується реверсією мембранного потенціалу.

Реверсія мембранного потенціалу - це кількість мілівольт (мВ), на яку потенціал дії перевищує потенціал спокою.

Цим пояснюється той факт, що збудлива ділянка стає електронегативною по відношенню до тієї, що знаходиться в стані спокою.

Однак збільшення проникності мембрани для натрію не тривале, вона швидко знижується для іонів Nа+ та підвищується для іонів К+. Це викликає збільшення потоку позитивно заряджених іонів з клітини в зовнішній розчин.

Внаслідок відбувається реполярізація мембрани (поновлення вихідного рівня мембранного потенціалу), за рахунок різкого зниження натрієвої проникності (інактивація) та активного переносу іонів Nа+ з цитоплазми клітини в навколишнє середовище.

Електричні зміни мембрані в процесі збудження получили назву потенціалу дії. Тривалість його вимірюється тисячними долями секунди (мілісекундами).

Під час збудження Nа+ входять в клітину, а К+ виходять назовні. Здавалося б, що концентрація іонів в клітині повинна змінюватись. Як показали досліди, навіть багатогодинне подразнення нерву і виникнення в ньому десятків тисяч імпульсів не змінюють вміст в ньому Nа+ і К+. Це пояснюється роботою натрій - калієвого насосу (помпи), який після кожного циклу збудження розводить іони по місцях: накачує К+ назад в клітину та виводить з неї Nа+. Помпа працює на енергії внутрішньоклітинного обміну речовин. Це доводиться тим, що отрути, які зупиняють обмін речовин, припиняють роботу помпи.