Модуль 1 «Общая физиология возбудимых систем. Управляющие системы организма»

Учебная дисциплина – нормальная физиология

 

для специальности – 31.05.01 лечебное дело

курс 1 семестр 2

 

 

Составитель: Сидорова О.Н., к.м.н., доцент кафедры нормальной и патологической физиологии

Рецензент: Матвеева Н.Ю., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой гистологии, цитологии и эмбриологии

 

Владивосток – 2019

Тема 1.  Общая физиология возбудимых тканей. Возбуждение и возбудимость

Мотивация изучения темы: в клинике широко используются методы исследования  фундаментальных процессов – возбуждения и торможения, характеризующих деятельность  различных органов и систем (электрокардиография, электроэнцефалография и др.). Для анализа полученных данных необходимо знать механизмы, лежащие в основе биоэлектрических явлений. Знание механизмов возбуждения является базой для изучения последующих дисциплин профессионального цикла.

 

Цели занятия

Общая цель: изучение данной темы направлено на формирование общепрофессиональных компетенций ОПК-9 ФГОС ВО специальности 31.05.01 лечебное дело

   

Конкретные цели и задачи

После изучения темы студент должен:

 

«Знать» - сущность процесса возбуждения, роль различных ионов и мембраны клетки в формировании биопотенциалов, характеристику местного и распространяющегося возбуждения

«Уметь»- анализировать фазы потенциалы действия, объяснять механизм изменения биопотенциалов и  возбудимости, функциональное состояние тканей при различных воздействиях в процессе решения ситуационных задач   и выполнении практической работы

«Владеть» - навыками работы с компьютером при выполнении практических заданий по обучающей программе «Виртуальная физиология»

 

Вопросы, изученные на предшествующих дисциплинах и необходимые для освоения темы

Для понимания механизмов возбуждения необходимы знания предшествующих дисциплин – биологии, химии, физики по строению и функциям клеточной мембраны и электрохимическим характеристикам ионов.

 

Задания для самостоятельной подготовки к практическому занятию

Вопросы для самоподготовки:

1. Понятие возбудимых тканей, их свойства.

2. Характеристика раздражителей

3.  Ионно-мембранная теория происхождения биопотенциалов.

4. Характеристика местного и распространяющегося возбуждения.

5. Фазы и ионные механизмы потенциала действия

6. Критерии оценки возбудимости. Порог раздражения и порог деполяризации.

7. Изменение возбудимости при возбуждении.

8.Основные законы раздражения (закон силы, силы-времени, явление аккомодации).

9. Законы действия постоянного тока на возбудимые ткани

 

Домашнее задание: (задания для СРС во внеучебное время)

1. Записать классификацию раздражителей.

2. Записать основные отличия местного возбуждения от распространяющегося.

3.Зарисовать график соотношения возбуждения и возбудимости, отме­тить фазы возбудимости и ПД.(потенциала действия)

4.Составить таблицу ионных механизмов и возбудимости в разные фазы потенциала действия:

Фаза ПД	Ионный механизм	Возбудимость
1.
2.
3.
4.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Как заряжена мембрана клетки в состоянии покоя?

2. Какие ионы имеют главное значение в формировании потенциала покоя?

3. Каково значение калий-натриевого насоса?

4.   Как изменится мембранный потенциал при повышении проницаемости мембраны для ионов натрия?

5.   Как изменится мембранный потенциал при повышении концентрации калия в межклеточном веществе.?

6. Что отражает критический уровень деполяризации?

7. За счёт каких ионов осуществляется перезарядка мембраны?

8. За счёт каких ионов осуществляется реполяризация мембраны?

9. Какие термины отражают изменение мембранного потенциала в сторону уменьшения и увеличения?

10.  Какие свойства характеризуют местное возбуждение?

11.  Как меняется возбудимость по мере приближения потенциала к критическому уровню деполяризации?

12.  Как меняется возбудимость при стойкой деполяризации мембраны?

13.  Какова возбудимость клетки в пике возбуждения?

14.  Что можно сказать о возбудимости при удлинении хронаксии?

15.  Какиеизменения на мембране клетки сопровождаются снижением  возбудимости?

16.  В каком периоде потенциала действия проявляется закон силы?

17.  В какой части потенциала действия проявляется закон «всё или ничего»?

18.  Какие изменения хронаксии можно ожидать при повышении пороговой силы раздражителя?

19.  Как меняется возбудимость ткани под анодом и катодом в момент замыкании цепи постоянного тока?

20.  При каких условиях может проявиться явление аккомодации и катодической депрессии?

 

  

Ориентировочные основы действия (ООД) для проведения самостоятельной работы студентов в учебное время

  Самостоятельная работа проводится в форме дидактической игры по обучающей программе «Виртуальная физиология» в компьютерном классе с последующим обсуждением полученных результатов

Задание	Объект	Программа действия	Ориентировочные основы действия
Определение мембранного потенциала покоя и потенциала действия	Мышечное волокно лягушки (виртуальная физиология)	Ввести электроды внутрь мышечного волокна, наблюдая за изменением потенциала на экране вольтметра. Записать величину потенциала покоя. Стимулировать мышцу электрическим током, наблюдая за динамикой изменения мембранного потенциала на экране. Изобразить графически полученный потенциал действия.	В выводе указать механизм формирования потенциала покоя и потенциала действия (роль ионов калия и натрия и проницаемости мембраны). На графике отметить фазы потенциала действия
Выявление пороговой силы раздражителя	Нерв лягушки (виртуальная физиология)	Постепенно увеличивать силу стимула, начиная с минимальной, до появления на экране потенциала действия. Записать пороговую силу стимула	Порог раздражения – минимальная сила, вызывающая ответную реакцию (потенциал действия)
Демонстрация свойств местного возбуждения (суммация подпороговых стимулов)	Нерв лягушки (виртуальная физиология)	Уменьшить величину стимула на 0,2 мв ниже пороговой, убедиться в отсутствии потенциала действия на экране. Увеличить количество стимулов до появления на экране потенциала действия. Постепенно уменьшая силу стимула и увеличивая их количество наблюдать за появлением потенциала действия	В выводе указать отличие электротонического потенциала от местного возбуждения, и при каком из них в результате суммации возникает потенциал действия

 

Задания для контроля уровня сформированности компетенций в учебное время

Тестовый контроль:

 Вариант 1

1 Внутренняя поверхность мембраны возбудимой клетки по отношению к наружной в состоянии физиологического покоя заряжена: 1) положительно; 2) так же, как и наружная мембрана; 3) не заряжена; 4) отрицательно.

2. Уменьшение величины мембранного потенциала покоя при действии раздражителя называется:  1) гиперполяризацией; 2) реполяризацией; 3) деполяризацией; 4)экзальтацией.

3. Увеличение мембранного потенциала покоя называется: 1). гиперполяризацией; 2) деполяризацией; 3) реполяризацией; 4) экзальтацией.

4. В цитоплазме нервных и мышечных клеток по сравнению с наружным раствором выше концентрация ионов:    1) хлора; 2) калия; 3) натрия; 4) кальция.

5. Молекулярный механизм, обеспечивающий выведение из цитоплазмы ионов натрия и введение в цитоплазму ионов калия, называется: 1) критический уровень деполяризации; 2) натриевый селективный канал;      3) натриево-калиевый насос; 4) мембранный потенциал действия.

6. В фазу быстрой деполяризации потенциала действия проницаемость мембраны увеличивается для ионов: 1) натрия; 2) калия; 3) магния; 4) серы.

7. Движение каких ионов играет главную роль в формировании потенциала покоя? 1) ионы натрия; 2) ионы калия; 3) ионы кальция; 4) ионы хлора.

8. В какой части потенциала действия преобладает движение ионов калия?   1) в восходящей части потенциала действия; 2) на вершине пика ПД; 3) во время нисходящей части ПД.

9. Как изменится мембранный потенциал при увеличении проницаемости для ионов натрия? 1) увеличится; 2) не изменится; 3) уменьшится.

10. Как изменится мембранный потенциал при увеличении проницаемости для ионов хлора? 1) увеличится; 2) не изменится; 3) уменьшится

 

 

  Вариант 2

1. Закону «всё или ничего» подчиняются структуры: 1) целая скелетная мышца; 2) гладкая мышца; 3) нервный ствол; 4) сердечная мышца.

2. Приспособление ткани к медленно нарастающему по силе раздражителю называется: 1) лабильностью; 2) функциональной мобильностью; 3) гиперполяризацией; 4) гипополяризацией; 5) аккомодацией.

3. В какой части ПД проявляется закон «всё или ничего»? 1) локальный ответ; 2) пик ПД; 3) положительный следовой потенциал; 4) отрицательный следовой потенциал.

4. Что отражает снижение порога раздражения? 1) увеличение возбудимости ткани; 2) снижение возбудимости ткани.

5. Каким будет порог, вызывающий ПД в ткани, находящейся в состоянии следового отрицательного потенциала? 1) обычный, как при состоянии физиологического покоя; 2) выше предыдущего; 3) ниже обычного.

6. Как меняется возбудимость в локальном ответе по мере приближения его к критическому уровню деполяризации? 1) увеличивается; 2) снижается.

7. Что отражает увеличение порога раздражения? 1) увеличение возбудимости; 2) снижение возбудимости.

8 Какой силы нужен раздражитель, чтобы вызвать дополнительное возбуждение, действуя на ткань, находящуюся в состоянии положительного следового потенциала (гиперполяризации)? 1) обычный, как при состоянии физиологического покоя; 2) выше предыдущего; 3) ниже обычного.

9. Как изменится возбудимость при гиперполяризации мембраны? 1) повысится; 2) понизится; 3) не изменится.

10. Какова возбудимость ткани в пике возбуждения? 1) повышенная; 2) пониженная; 3) абсолютная рефрактерность; 4) нормальная.

Ситуационные задачи:

1. Как убедиться, что при раздражении нерва нервно-мышечного препарата в нём возникает возбуждение?

2. Что произойдет с возбудимой клеткой, если на неё подействовать веществом, блокирующим работу дыхательных ферментов?

3. Что можно ожидать от мембранного потенциала при абсолютной непроницаемости клеточной мембраны для ионов?

4. При измерении величины потенциала покоя микроэлектродным методом со временем наблюдается снижение потенциала. Чем это можно объяснить?

5. Как повлияет на возникновение потенциала действия повышение концентрации ионов натрия внутри клетки?

6. После воздействия на мышцу токсического препарата её возбудимость стала прогрессивно снижаться. Как это удалось установить?

7. Чем можно объяснить более высокую возбудимость нервных волокон по сравнению с мышцей?

8. С помощью хронаксиметра определяли состояние возбудимых систем у водителей. После 12-часовой смены у большинства водителей наблюдалось удлинение хронаксии в 2 раза. О чем это свидетельствует?

9. У работников часового завода определяли функциональное состояние зрительного анализатора по пороговой силе светового раздражителя. После 3-х часов работы порог раздражителя увеличился. Что можно сказать о возбудимости фоторецепторов?

10. У работницы рыбокомбината, работающей в холодном цехе, периодически стали появляться резкие боли в пояснице, отдающие в ягодичную область и бедро, особенно при движении. В качестве одного из методов врач назначил физиопроцедуры с применением постоянного тока. Какой электрод надо приложить к больному месту для снятия болевого синдрома? Обоснуйте.