Лекция № 4 Возбудимые ткани Биоэлектрические явления. Общие свойства возбудимых тканей
ПЛАН ЛЕКЦИИ ¢ Понятие о возбудимости и возбудимых тканях ¢ Раздражители и их классификация ¢ Проявления процесса возбуждения ¢ История открытия биоэлектрических явлений ¢ Структура и функции биологических мембран ¢ Мембранно-ионная теория происхождения мембранного потенциала покоя (МПП) ¢ Потенциал действия (ПД): его фазы, ионные механизмы развития ¢ Свойства возбудимых тканей ¢ Меры возбудимости ¢ Изменения возбудимости при возбуждении ¢ Лабильность. Понятие об оптимуме и пессимуме ¢ Законы раздражения возбудимых тканей ¢ Местное возбуждение и распространяющееся
Возбудимость и возбудимые ткани (нервная, мышечная, секреторная) ¢ Раздражимость – ¢ Возбудимость способность всех (частный случай живых тканей раздражимости) – реагировать на способность действие некоторых живых раздражителей тканей отвечать на изменением действие интенсивности раздражителей обменных процессов специализированной (местным реакцией возбуждением). (распространяющимся возбуждением). Раздражитель – любое изменение внешней или внутренней среды, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию
Классификация раздражителей ¢ По природе l Физические (механические, электрические, температурные, световые, звуковые) l Физико-химические (изменения Pосм. , КОС, электролитного состава, коллоидного состояния) l Химические (щелочи, кислоты, лекарственные препараты, яды, компоненты пищи и другие химические вещества) ¢ По силе l Подпороговые (меньше пороговых) l Пороговые (способные вызвать возбуждение) l Сверхпороговые (более сильные, чем пороговые) ¢ По биологическому значению l Адекватные (к восприятию которых биологическая структура специально приспособлена в процессе эволюции) l Неадекватные
Физиологические состояния клеток ПОКОЙ АКТИВНОСТЬ (относительно пассивное состояние (энергозатратное состояние) с минимальными энергозатратами) Возбуждение – ответная реакция на действие раздражителя со знаком «+» (появление или усиление деятельности) Торможение – ответная реакция на действие раздражителя со знаком «-» (ослабление или прекращение деятельности)
Возбуждение – ответная реакция на действие раздражителя, проявляющаяся усилением активности клетки. Проявления возбуждения ¢ Неспецифические ¢ Специфические (общие) (особенные) l Изменения в мембране l Сокращение (проницаемость и заряд) l Проведение l Изменения в нервного импульса цитоплазме (p. H, вязкость и др. ) l Секреция
Строение и функции биологических мембран Поддержание клеточного гомеостаза ¢ Граница раздела между наружной и внутренней средой (структурные белки) ¢ Транспорт веществ (белки-каналы и белки-насосы) ¢ Участие в биохимических реакциях (белки-ферменты) ¢ Рецепция (белки-рецепторы)
Мембранный потенциал покоя (МПП) – существующая в состоянии покоя клетки стабильная разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами клеточной мембраны (от -30 до – 90 m. B). Причины формирования МПП l Ионная асимметрия (K - внутриклеточный ион, Na - внеклеточный) + создается работой Na+/K+-насоса (системой активного ионного транспорта) l Селективная (избирательная, неодинаковая) проницаемость мембраны клетки l 1) Pкатионы>>Pанионы; 2) Pкалия>>Pнатрия (Pкалия: Pнатрия = 1: 0, 04) обусловлена ионными каналами (системой пассивного ионного транспорта)
Гипотетический механизм работы Na+/K+-насоса Электрогенность насоса (избыток «+» зарядов снаружи) сопряженный активный транспорт
Отличия пассивного и активного ионного транспорта Пассивный Активный транспорт Направление По градиенту Против градиента (из большего в меньшее) (из меньшего в большее) Энерго- затратность «-» «+»
Механизм формирования МПП Мембранный потенциал покоя формируется благодаря пассивному выходу ионов калия из клетки
Характеристика МПП ¢ МПП создается ионной асимметрией и селективной мембранной проницаемостью ¢ Основным потенциалобразующим ионом является катион калия ¢ Стабильность потенциала обеспечивается постоянством ионных градиентов, поддерживаемым работой ионных насосов ¢ Электрогенность Na+-K+-насоса вносит дополнительный вклад в создание МПП
Потенциал действия - электрофизиологический процесс, выражающийся в быстром изменении мембранного потенциала покоя (МПП) вследствие изменения мембранной проницаемости и ионного транспорта Фазы ПД 1) Деполяризация – исчезновение заряда 2) Инверсия – изменение знака заряда 3) Реполяризация – восстановление исходного заряда
Потенциал действия (ПД) φ (m. B) +20 3 0 2 -20 4 КУД 1 5 6 МПП t (время) 1 – медленная деполяризация; 2 – быстрая деполяризация; 3 – инверсия; 4 – реполяризация; 5 – остаточная деполяризация; 6 - гиперполяризация
Ионные механизмы развития потенциала действия
Свойства возбудимых тканей ¢ Возбудимость – способность отвечать на действие раздражителя высокоспециализированной реакцией, генерацией потенциала действия. ¢ Проводимость – способность передавать возбуждение. ¢ Автоматия – способность к возбуждению без действия раздражителей. ¢ Сократимость – способность развивать напряжение и менять длину при возбуждении. ¢ Лабильность – способность к ритмической активности (скорость элементарных реакций, лежащих в основе возбуждения).
Порог деполяризации и его связь с возбудимостью КУД 2 КУД 1 Sd 2 Sd 1 МПП Sd = МПП – КУД возбудимость выше Sd 1<Sd 2 возбудимость ниже
Пороги раздражения ¢ Порог силы – минимальная сила раздражения (без ограничения времени), способная вызвать распространяющееся возбуждение. ¢ Порог времени – минимальное время действия сверхпорогового раздражителя для развития распространяющегося возбуждения. ¢ Порог градиента – минимальная скорость изменения силы раздражения во времени, необходимая для развития распространяющегося возбуждения.
Зависимость силы раздражителя от времени сила С С – сила больше, время меньше В В – сила меньше, время больше A Д Е С В время F А – порог силы, F – полезное время
Изменения возбудимости при возбуждении φ (m. B) +20 0 -20 КУД МПП t (время) 1 4 исходный уровень 100% возбудимости 5 3 2 0 1 – первоначальное повышение возбудимости; 2 – абсолютная рефрактерность; 3 – относительная рефрактерность; 4 – экзальтация (супернормальная возбудимость); 5 – субнормальная возбудимость
Механизмы изменений возбудимости во время ПД ¢ Первоначальное кратковременное повышение возбудимости связано с уменьшением порога деполяризации (МПП приближается к КУД) во время фазы медленной деполяризации. ¢ Абсолютная рефрактерность (невозбудимость), когда возбудимость равна нулю, объясняется наличием максимальной натриевой проницаемости в фазах быстрой деполяризации и инверсии, а также в начале фазы реполяризации. ¢ Относительная рефрактерность (низкая возбудимость), продолжающаяся до конца фазы реполяризации, объясняется восстановлением способности отвечать на действие раздражителей в связи с закрытием части натриевых каналов. ¢ Экзальтация (повышение возбудимости) объясняется низким порогом деполяризации в фазе остаточной деполяризации. ¢ Субнормальная возбудимость (пониженная) связана с увеличением порога деполяризации (при удалении МПП от КУД) в фазе гиперполяризации
Меры лабильности ¢ МРВ (максимальный ритм возбуждения) – наибольшее число ПД, которое ткань способна воспроизвести при полном соответствии с частотой стимуляции (↑↑) ¢ Длительность рефрактерной фазы (↑↓) ¢ Длительность ПД (↑↓)
Закон «все или ничего» Закон силы ответная реакция раздражители п
Сравнительная характеристика местного и распространяющегося возбуждения Местное Распространяющееся 1. Место развития Универсальное явление Характерно только для возбудимых тканей 2. Возможность Развивается локально и Способно к распространению на распространения быстро затухает вблизи от большие расстояния места возникновения практически без затухания (без декремента) 3. Законы развития Закон силы Закон «всё или ничего» 4. Способность к Присутствует Отсутствует суммации 5. Закономерные Повышается Изменяется по фазам изменения возбудимости (разнонаправленно)
Условия перехода местного возбуждения в распространяющееся Любое распространяющееся возбуждение начинается с местного (первая фаза ПД), но не всякое местное возбуждение переходит в распространяющееся!!! ¢ Возбудимая ткань ¢ Пороговый раздражитель
ИТОГИ ¢ Состояния биологических структур отличаются энергозатратностью: 1) покой – относительно пассивное состояние с минимальными затратами энергии и 2) активность (возбуждение или торможение) с высокой энергозатратностью. ¢ Свойства биологических структур (раздражимость, возбудимость, проводимость, сократимость, лабильность…) – это потенциальные (скрытые) возможности. Процессы (возбуждение, торможение) – это ответные реакции, имеющие характерные проявления (видимые или регистрируемые). ¢ Местное возбуждение – универсальная реакция, распространяющееся возбуждение развивается только в возбудимых тканях. ¢ Пассивный ионный транспорт ответственен за формирование потенциалов: 1) МПП формируется за счет пассивного выхода калия из клетки; 2) ионные механизмы развития фаз ПД связаны: а) либо с пассивным вхождением натрия в клетку (восходящая часть ПД), б) либо с пассивным выходом калия из клетки (нисходящая часть ПД). ¢ Натрий-калиевый насос (активный ионный транспорт) работает непрерывно (и в покое, и во время развития ПД), создавая ионную асимметрию (к формированию фаз ПД насос не имеет отношения). Прекращение работы насоса (при недостатке АТФ) ведет к выравниванию концентраций ионов внутри и снаружи клеточной мембраны и, в конечном итоге, к гибели клетки.
Скачать презентацию Лекция № 4 Возбудимые ткани Биоэлектрические явления. Общие
4. ВТ.ppt