ЛЕКЦИЯ 1 из 39 ФИЗИОЛОГИЯ КАК НАУКА РАЗДРАЖЕНИЕ

ЛЕКЦИЯ 1 (из 39) ФИЗИОЛОГИЯ КАК НАУКА. РАЗДРАЖЕНИЕ И ВОЗБУЖДЕНИЕ А. Т. Марьянович, проф.

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Предмет и метод физиологии 2. История физиологии 3. Общие черты строения живых систем 4. Клетка как основная структурно-функциональная единица организма

I ПРЕДМЕТ И МЕТОД ФИЗИОЛОГИИ

ЧТО ТАКОЕ ФИЗИОЛОГИЯ? n physis – природа logos – знание n Жизнь логика исследование

ФИЗИОЛОГИЯ Наука о функциях живых систем и механизмах их регуляции functio – деятельность

ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ: ОТ КЛЕТКИ ДО ОРГАНИЗМА

МЕСТО ФИЗИОЛОГИИ В СИСТЕМЕ НАУК Хирургия Анестезиолог ия реаниматолог ия Терапи я Патологиче скаяанатом ия Патофизиоло гия Клинич еская ическ еская генетик ая биохим а имму ия нолог ия Морфологи я ФИЗИОЛО ГИЯ Генети ка Физика Инфекционны е болезни Имму Биохим нолог ия ия Химия

МЕТОД ФИЗИОЛОГИИ – ЭКСПЕРИМЕНТ Объективное исследование мимики Guillaume Duchenne de Boulogne 1862

Метод физиологии – эксперимент

II ИСТОРИЯ ФИЗИОЛОГИИ

Imhotep, 2650 -2600 до Р. Х. Первым понял, что процессы, происходящие в организме, не являются результатом чуда и на них можно воздействовать не только средствами магии

Ιπποκράτης, Hippokrátēs, Hippocrates ок. 460 – 370/77 до Р. Х. ТЕМПЕРАМЕНТЫ: • ХОЛЕРИК • САНГВИНИК • ФЛЕГМАТИК • МЕЛАНХОЛИК

Ἀριστοτέλης, Aristotélēs, Aristoteles, Aristotle, 384– 322 до Р. Х. n История животных n Происхождение животных n Части животных n О долгой и краткой жизни n Связь между структурой и функцией n Догадки об аэрации воздуха в легких и существовании капилляров

Claudius Galenus, ~129– 200 n 600 сочинений, n n n из них 129 сохранилось Симпатический ствол, n. vagus Артерии переносят воздух Мозг выделяет охлаждающую слизь Кровь пропотевает из одной половины сердца в другую Вскрывал свиней и коз

Avicenna, Abū Alī al-Ḥusayn ibn Abd Allāh ibn Sīnā, 980 -1037 n В книге Канон врачебной науки описал функции различных органов

Ибн ал-Нафис, Ala al-Din Abu al-Hassan Ali ibn Abi-Hazm al-Qarshi al-Dimashqi, 1213– 1288. . . И это правая из двух полостей сердца. Если бы кровь очищалась здесь, она должна была бы пройти в левую полость, где зарождается душа. Но между этими двумя полостями нет прохода. Масса сердца там сплошная и видимых отверстий не имеет, как думали некоторые; нет и невидимых отверстий, через которые могла бы пройти кровь, как думал Гален. Поры сердца в этой области закрыты, и масса его непроходима. Следовательно, для того чтобы кровь очистилась, она должна пройти через артериальную вену в легкие, где она смешивается с воздухом и лучшая ее часть очищается. Затем она проходит в венозную артерию, а оттуда в левую полость сердца.

Andreas Vesalius, 1514– 1564 S-ганглии связывают мозг и внутренние органы

Realdo Colombo 1516– 1559 Переоткрыл легочное кровообращение

Michael Servetus, Miguel Serveto, 1511– 1553 Также открыл легочное кровообращение

William Harvey, 1578– 1657 Expercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus (Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных, 1628): n кровь движется по замкнутому пути под давлением, создаваемым сердцем n малый (легочный) и большой круги кровообращения n подсчитал суточный дебит сердца (ошибся в 30 раз) n животные и растения развиваются из яйца n предсказал существование капилляров

René Descartes, 1596 -1650 n Сформулировал понятие об ответной реакции организма (но рефлексом ее не называл)

Hermann Boerhaave, 1668– 1738 n Связь медицины с анатомией и физиологией n De distinctione mentis ab corpore (О различии между разумом и телом, 1689) n Institutiones medicae (Медицинские установления, 1708) – первый учебник медицины и физиологии

Jiří Procháska – Georg Prochaska 1749 -1820 n Рефлекс (1784) n Рефлекторная дуга n НС – посредник между внешней средой и организмом n Учебник физиологии

ФИЗИОЛОГИЯ В ЕВРОПЕ В XIX ВЕКЕ

François Magendie 1783 -1855 n Усовершенствовал вивисекцию n закон Белла-Мажанди n учитель Клода Бернара

Theodor Schwann, 1810– 1882 Matthias Schleiden, 1804– 1881 Шванн, обобщив данные Шлейдена со своими, сформулировал клеточную теорию (Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений, 1839)

Carl Ludwig, 1816– 1895 n теория мочеотделения (1846) n секреторные нервы слюнных n n n желез (1851) сосудодвигательный центр в продолговатом мозге (1850 -е) нерв-депрессор (1866 с И. Ф. Ционом, 1842– 1912) кимограф, ртутный насос для исследования газов крови, аппарат для измерения скорости движения крови по сосудам – часы Людвига перфузия изолированных органов обезболивание в опытах на животных учитель русских физиологов

Claude Bernard, 1813 -1878 n роль pancreas n n (основоположник эндокринологии) симпатическая регуляция сосудистого тонуса Introduction à l'étude de la médecine expérimentale (1868) milieu intérieur «Постоянство внутренней среды – залог свободной и независимой жизни»

Herman von Helmholtz 1821– 1894 n исследуя обмен мышц, n n пришел к принципу сохранения энергии (1847) офтальмоскоп (1851) теория зрения (пространственного восприятия и цветовосприятия) теория звуковосприятия (1863) труды по биофизике

РОССИЙСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ В XIX СТОЛЕТИИ

Александр Петрович Загорский 1846 «Преподавание физиологии до сих пор ограничивалось только словесным изложением этого важного предмета, между тем как производство опытов составляет теперь необходимую потребность физиологического курса. Физиология составляет одно из главных оснований медицины. Будучи наукою самостоятельною, она принимает в себя факты наук естественных и в опытной части своей заимствует от них методы исследований» .

Иван Михайлович Сеченов 1829– 1905 n функции опорно- двигательного аппарата n газы крови n Рефлексы головного мозга (1863) n Кому и как разрабатывать психологию (1873) n Элементы мысли (1878)

Филипп Васильевич Овсянников (1827– 1906) локализация сосудодвигательного центра в продолговатом мозге (1871)

Илья Фаддеевич Цион 1842– 1912 n с Людвигом описал нерв- депрессор – центростремительный нерв, при раздражении которого урежаются сердечные сокращения и снижается АД (1866) n руководство по методам исследования n десятки книг на трех языках n учитель Павлова

Князь Иван Романович Тарханов (Тархан-Моуравов, Тархан-Моурави, Тархнишвили, 1846– 1908) n кожно- гальваническая реакция (1888– 1889) n действие Rö-лучей на биологические объекты (1896)

Иван Петрович Павлов 1849– 1936 n лаборатория при клинике n n n С. П. Боткина в ВМА О центробежных нервах сердца (1883) Лекции о работе главных пищеварительных желез (1897) Нобелевская премия 1904 условный рефлекс, высшая нервная деятельность Двадцатилетний опыт объективного изучения высшей нервной деятельности животных (1923)

ФИЗИОЛОГИЯ В НАШЕМ ВУЗЕ n 1909 -1919 Вартан Иванович Вартанов n 1919 -1939 Федор Евдокимович Тур КГР орг n 1939 -1971 Юлий Михайлович Уфлянд n 1971 -1997 Ратмир Сергеевич Орлов хронкс лимф n 1997 -2007 Геннадий Иванович Лобов лимф n 2008 Александр Тимурович Марьянович

СНО

СМЕННАЯ ОБУВЬ

ПЕРЕ РЫВ 5 МИН

III ОБЩИЕ ЧЕРТЫ СТРОЕНИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ

СВОЙСТВА ЖИВОЙ СИСТЕМЫ n использование органических веществ n обмен со средой n раздражимость n адаптация n размножение n поддержание гомеостаза

ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЖИВЫХ СИСТЕМАХ n рост и развитие n апоптоз (απόπτωσις — опадание листьев) = программирова нная клеточная гибель n некроз

СИСТЕМЫ ОРГАНОВ n нервная n эндокринная n иммунная n сердечно-сосудистая n дыхания n пищеварения n выделительная n репродуктивная n терморегуляции n опорно-двигательный аппарат

ЖИДКОСТИ ТЕЛА n внутриклеточная (55%) n внеклеточная (45%)

БАРЬЕРЫ n мембрана ядра (транспорт n n n после транскрипции) ЭПР (компартменты внутри клетки) клеточная мембрана (электрогенез, возбуждение) кишечный почечный стенки сосудов гистогематические

ГИСТОГЕМАТИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ n ГЕМАТО- ЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ n ГЕМАТОНЕВРАЛЬНЫЙ n ГЕМАТООФТАЛЬМИЧЕСКИЙ n ГЕМАТОТЕСТИКУЛЯРНЫЙ n ПЛАЦЕНТАРНЫЙ n другие

ПРОНИЦАЕМОСТЬ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ n водорастворимые – по (водным) каналам или с переносчиком (белком) n жирорастворимые (липофильные, гидрофобные) – сквозь мембрану простой диффузией (алкоголь, героин)

ТРАНСПОРТ n пассивный – диффузия, по градиенту n активный – с переносчиком против градиента n облегченная диффузия – с переносчиком по градиенту

ГРАДИЕНТЫ n концентрационный n электрохимический

ТРАНСПОРТ

АНТИПОРТ

КАНАЛЫ nпотенциалозависимые nрецепторзависимые nмеханочувствительные

ЛИГАНД В физиологии: несущее информацию вещество, для связывания с которым в клетке (чаще на мембране, реже в цитоплазме) есть специфический белокрецептор. Виды лигандов: n гормоны (инсулин, тестостерон) n гистогормоны (гистамин, 5 -HT) n нейротрансмиттеры/медиаторы (ACh, NE)

ПУТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ОТ КЛЕТКИ К КЛЕТКЕ n электрический (в нервном волокне) n химический (в синапсе, в эндокринной системе) n механический

ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ n ЭНДОКРИННЫЙ n ПАРАКРИННЫЙ n АУТОКРИННЫЙ

ЭНДОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

ПАРАКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

АУТОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

НАПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТА n ЭНДОЦИТОЗ n ЭКЗОЦИТОЗ n ТРАНСЦИТОЗ

ПЕРЕНОСЧИКИ 1. Для глюкозы 2. Для аминокислот: A (α-аминомасляная кислота, малые гидрофильные AAs) L (Leu и более гидрофобные AAs) ASC (Ala, Ser, Cys)

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ 1994 n Alfred Gilman n Martin Rodbell

G-БЕЛКИ n сигнал от рецептора вместе со вторичными посредниками передают G-белки: возбуждающие Gs и тормозные – Gi n они состоят из трех отдельных пептидных цепочек: α (голубая), β (красная) и γ (зеленая) n комбинации различных пептидных цепочек образуют несколько десятков различных G-белков

УПРОСТИМ 1. ЛИГАНД + РЕЦЕПТОР 2. АКТИВАЦИЯ G-БЕЛКА 3. ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВТОРОГО ПОСРЕДНИКА 4. АКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТА ИЛИ ОТКРЫТИЕ ИОННЫХ КАНАЛОВ

ВТОРЫЕ ПОСРЕДНИКИ n ц. АМФ, ц. ГМФ n n (циклические нуклеотиды) инозитолтрифосфат диацилглицерол Са 2+ продукты окисления арахидоновой кислоты Earl Sutherland Нобелевская премия 1971

IV КЛЕТКА КАК ОСНОВНАЯ СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ОРГАНИЗМА

СТРУКТУРА КЛЕТКИ q ядро n митохондрии n рибосомы, полисомы n ЭПР n комплекс Гольджи n лизосомы n цитоскелет n мембрана

ЯДРО n нуклеоплазма содержит рецепторы и ферменты n дифференциальная экспрессия генов, транскрипция

МИТОХОНДРИИ n μίτος – нить и χόνδρος – зернышко n цикл Кребса, фосфорилирование АДФ в АТФ n участие в апоптозе n своя ДНК (теория Евы)

СИНТЕЗ АТФ

РИБОСОМЫ, ПОЛИСОМЫ синтез белков m. RNA (м. РНК, и. РНК) t. RNA (т. РНК) r. RNA (р. РНК)

ЭПР и КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ ЭПР: • компартментализация • размещение рибосом • образование синаптических везикул Комплекс Гольджи: • сортировка и упаковка белков в гранулы • образование синаптических везикул

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ 1906 Camillo Golgi изобрел способ окраски нервных клеток нитратом серебра

ЛИЗОСОМЫ n 50 ферментов n расщепление макромолекул (фагоцитоз и апоптоз)

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ 1974 Albert Claude ЭПР George Palade рибосомы и комплекс Гольджи Christian de Duve лизосомы

МИКРОФИЛАМЕНТЫ Сократимые элементы цитоскелета (актин) – изменение формы клетки при: n амебоидном движении n распластывании n прикреплении к субстрату

МИКРОТРУБОЧКИ «рельсы» для транспортировки веществ внутри клетки

МЕМБРАНА (ЦИТОЛЕММА)

МЕМБРАНА (ЦИТОЛЕММА)

V РАЗДРАЖЕНИЕ И ВОЗБУЖДЕНИЕ

nраздражитель – фактор внешней или внутренней среды, воздействующий на живую систему и вызывающий ответную реакцию nраздражимость – способность живой системы отвечать на действие фактора внешней

ВОЗБУДИМОСТЬ n способность специализированных тканей особым образом отвечать на действие раздражителей n специализированные (возбудимые) ткани: нервная, мышечная, железистая (и рецепторы) потенциал действия, сокращение, секреция, рецепторный потенциал n хорошо измеряется количественно

Кривая «силадлительность» Гоорвег – Вейс – Лапик

n – РЕОБАЗА минимальная сила раздражителя, способная вызвать ответную реакцию при неограниченном времени воздействия

ПОЛЕЗНОЕ ВРЕМЯ минимальное время, в течение которого должен действовать раздражитель интенсивностью в одну реобазу, чтобы вызвать ответную реакцию

ХРОНАКСИЯ минимальное время, в течение которого должен действовать раздражитель интенсивностью в две реобазы, чтобы вызвать ответную реакцию (применяется в неврологии)

DIXI

СЛЕДУЮЩАЯ ЛЕКЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ