Программа занятий по
Общей физиологии возбудимых тканей
Занятие 1. 3.09-7.09Биологическая мембрана. Виды транспорта. Диффузионные потенциалы. Мембранный потенциал покоя.
Предмет и задачи курса физиологии. Отличие живого от неживого. Клетка. Понятия о химическом составе организма. Функции биологических мембран. Характеристика возбудимых тканей. Возбудимость и возбуждение. Строение мембраны. Трансмембранный транспорт: активный и пассивный. Виды активного транспорта: первичный и вторичный, виды вторичного активного транспорта: котранспорт и контртранспорт. Виды пассивного транспорта: простая диффузия (через липидный слой и через каналы), облегченная диффузия, осмос. Движущая сила диффузии для незаряженных частиц — концентрационный градиент. Роль мембранных белков в транспорте: каналы, переносчики, насосы (АТФ-азы). Роль Na+,K+-АТФазы в создании и поддержании трансмембранных концентрационных градиентов.
1. Пути и способы перемещения через мембрану. Осмос, осмотическое давление.
Занятие 2. 10.09-14.09Мембранные потенциалы возбудимой клетки. Возбудимость как свойство ткани, параметры возбудимости.
Изменения МП при входящем и выходящем токах. Физиологическая роль ПП для трансмембранного транспорта (вторичного активного транспорта) и для генерации ПД.
Биопотенциалы как носители информации. Два типа биопотенциалов: местные и распространяющиеся (ПД). Их роль в информационных процессах — обработке и передаче информации. Подпороговые ответы: пассивный ответ, локальный ответ. Свойства локального ответа. Закон силовых отношений/закон все или ничего; распространение с затуханием/без затухания; способность к суммации/рефрактерность. Понятия возбуждение, возбудимость, возбудимые ткани. Eкр как точка равновесия между калиевым и натриевым током. Влияния ионных проницаемостей на Eкр и возбудимость. Влияние длительной деполяризации и длительной гиперполяризации на Eкр и возбудимость. Аккомодация. Изменения возбудимости во время ПД: абсолютная и относительная рефрактерность, их причины (значение натриевой инактивации).
ПД: параметры, конфигурация и фазы. Ионные механизмы (быстрые натриевые каналы, их ворота и свойства; потенциалчувствительные калиевые каналы, их ворота и свойства; ионные токи, обусловливающие восходящую и нисходящую фазы ПД). Самоусиливающийся (регенеративный) характер деполяризации. Закон «все или ничего» как следствие самоусиливающегося характера деполяризации. Следовые потенциалы. Пороговая сила раздражителя. Пороговые, подпороговые и сверхпороговые стимулы. Условие возникновения ПД: деполяризация до критического уровня.
Количественный показатель возбудимости: разница между МП и Eкр (пороговый потенциал), полезное время, хронаксия. Лабильность. Зависимость пороговой силы раздражителя от его длительности. Кривая силы—времени. Применение сверхкоротких стимулов в физиотерапии
Контрольные вопросы
- Каковы форма и параметры потенциала действия (из каких он состоит фаз, каковы его длительность и амплитуда), каковы значения мемранного потенциала в разных точках ПД (перед его возникновением, на пике и после его окончания?
- Каким ионным током обусловлена фаза деполяризации ПД?
- Каналы какого типа (потенциалчувствительные, хемочувствительные) обеспечивают фазу деполяризации ПД? Как ведет себя проницаемость этих каналов во время фазы деполяризации?
- Каким ионным током обусловлена фаза реполяризации ПД?
- Какой показатель является наиболее известным и распространенным параметром возбудимости?
- Что такое пороговые, подпороговые и сверхпороговые раздражители?
- Как зависит амплитуда ПД от силы раздражителя? Что такое закон "все или ничего"?
- Что такое критический уровень деполяризации?
- Как меняется возбудимость при кратковременнойдеполяризации и гиперполяризации (приближении МП к Екр и отдалении от него)?
- Что такое рефрактерность и когда она наблюдается?
- Что такое локальный ответ? Как он зависит от силы раздражителя? Что такое суммация?
- Как распространяются локальный ответ и ПД?
Занятие 3.17.09-21.09, Проведение возбуждения по нерву и межклеточная передача электрических сигналов
Виды нервных волокон: миелиновые и безмиелиновые. Строение миелиновой оболочки. Скачкообразное проведение по миелиновым волокнам. Типы нервных волокон (классификация по Гассеру—Эрлангеру.Распространение ПД. Механизм распространения ПД по миелиновому волокну. Роль местных токов и критической деполяризации соседних участков. Надежность распространения ПД. Факторы, определяющие скорость и надежность распространения: морфологические (толщина волокна и плотность каналов утечки) и функциональные (амплитуда и крутизна ПД, возбудимость мембраны). Двустороннее и изолированное проведение по нервным волокнам. Распространение с затуханием. Механизм проведения: роль местных токов. Факторы, определяющие степень затухания местных потенциалов: толщина волокна и плотность каналов утечки.
Щелевые контакты (нексусы): строение (коннексоны) и передача (роль местных токов и низкого электрического сопротивления).
Химические синапсы: определение, строение и этапы передачи (роль ПД, кальция, нейромедиатора, постсинаптических рецепторов). Два типа постсинаптических рецепторов: ионотропные и метаботропные. Механизм возникновения постсинаптического потенциала. Способы инактивации нейромедиатора. Регуляция синаптической передачи (синаптическое облегчение и синаптическая депрессия). Регуляция высвобождения и обратного захвата нейромедиатора. Пресинаптические рецепторы (ауто- и гетерорецепторы).
Контрольные вопросы
- Что такое миелиновая оболочка? Как разделяются нервные волокна с точки зрения наличия миелиновой оболочки?
- Что такое скачкообразное проведение потенциалов действия?
- От каких двух основных факторов зависит скорость проведения по нервному волокну?
- Что такое синапс?
- Что такое медиатор?
- Каково общее строение синапса (из каких трех отделов он состоит, где и в каком виде локализован медиатор, где расположены рецепторы к медиатору)?
- Как осуществляется синаптическая передача (каковы ее основные этапы)?
- Что такое метаботропные и ионотропные рецепторы?
- Что такое постсинаптические потенциалы?
- Каковы основные свойства постсинаптических потенциалов (как они зависят от силы раздражителя, как распространяются, способны ли к суммации)?
- Где и почему возникает ПД в постсинаптической клетке?
- Какими способами осуществляется инактивация медиатора?
- Какое вещество служит медиатором в нервно-мышечном синапсе?
- На какие рецепторы (ионо- или метаботропные) действует медиатор в в нервно-мышечном синапсе?
- Какой по направлению и величине возникает постсинаптический потенциал в нервно-мышечном синапсе? Всегда ли он достигает критического уровня деполяризации?
- Что такое ацетилхолинэстераза?
ЗАНЯТИЕ 4. 24.09-28.09Физиология мышечной ткани
Типы мышц: поперечнополосатые (скелетные и сердечная) и гладкие.
Строение скелетной мышцы: мышечные волокна (миоциты), миофибриллы, миофиламенты (нити), саркомеры. Расположение и состав тонких и толстых нитей (актина и миозина), Z-линии. Механизм мышечного сокращения: сократительные белки (актин и миозин), теория скользящих нитей. Механизм взаимодействия актина с миозином: миозиновые мостики, активные центры актина, гребковые движения. Роль АТФ, ее участие на этапе отсоединения мостика. Запуск мышечного сокращения: роль ПД (сарколеммы и T-трубочек), кальция (саркоплазматического ретикулума), регуляторных белков (тропонина и тропомиозина). Механизм расслабления: роль активного откачивания кальция (кальциевый насос саркоплазматического ретикулума) и эластических сил. Закон «все или ничего» для одиночного мышечного волокна.
Фазы мышечного сокращения. Тетанус. Мышца в целом: изолированное проведение по отдельным волокнам; двигательные единицы; красные и белые волокна; регуляция силы сокращений (вовлечение, тетанус, синхронность). Типы мышечных сокращений: изотоническое, изометрическое. Понятие о преднагрузке и постнагрузке. Особенности сокращения с постнагрузкой.
Гладкая мышца. Физиологически важные особенности строения гладкомышечной клетки (отсутствие миофибрилл, непараллельная организация актомиозиновых нитей, неразвитый СПР) и мышцы в целом (щелевые контакты, мышечное пласты). Особенности проводимости: распространение ПД посредством щелевых контактов между соседними клетками. Особенности возбудимости (параметры ПД, медленные кальциевые каналы, причины возникновения ПД — автоматизм; распространение от соседних клеток; действие нервных и гуморальных факторов; растяжение). Особенности запуска сокращения: вход кальция извне, последовательность кальций—кальмодулин—киназа легких цепей миозина—формирование сродства миозина к актину. Особенности сокращения: низкое сродство миозина к АТФ, длительное пребывание мостиков в связанном состоянии. Особенности расслабления: откачивание кальция наружу, дефосфорилирование миозина фосфатазой легких цепей миозина. Значение всех этих особенностей для характерных для гладкой мышцы медленных, длительных и энергетически экономных сокращений. Феномен защелки и пластичность гладких мышц. Особенности регуляции гладкомышечных сокращений: вегетативные нервы и их медиаторы, гуморальные влияния, миогенные влияния. Единый конечный механизм действия регуляторных факторов: изменение концентрации кальция в цитоплазме.
Контрольные вопросы
- Какие (гистологически) существуют типы мышц? К какому типу относятся мышцы внутренних органов, сердечная и скелетные мышцы?
- Что такое актин и миозин?
- Какую форму имеют актин и миозин? Как они расположены друг относительно друга? Что происходит с ними при сокращении мышцы?
- Как взаимодействуют друг с другом актин и миозин в процессе сокращения мышцы? Что такое поперечные мостики и гребковые движения?
- Какова роль ПД в мышечном сокращении?
- Какой ион играет роль посредника между возбуждением мышечной мембраны и мышечным сокращением?
- Откуда выделяется в цитоплазму кальций в волокне скелетной мышцы?
- Что такое T-трубочки? Какова их роль в мышечном сокращении?
- Что такое тропонин и тропомиозин? Какова их роль в мышечном сокращении?
- Куда и посредством какого механизма кальций удаляется из цитоплазмы? К какому процессу приводит его удаление?
- Какова полная последовательность сокращения волокна скелетной мышцы?
- Какова роль АТФ в мышечном сокращении? На какой процесс тратится по одной молекуле АТФ?
- Что такое тетанус? В ответ на что он возникает?
- Распространяется ли возбуждение с одного волокна на другое в скелетной мышце?
- Как называются и где расположены нейроны, иннервирующие скелетные мышцы? Что такое двигательная единица?
- Зависит ли сила сокращения одиночного мышечного волокна от силы раздражителя (подчиняется ли сокращение одиночного мышечного волокна закону «все или ничего»)?
- Зависит ли сила сокращения целой мышцы от силы раздражителя (подчиняется ли сокращение целой мышцы закону «все или ничего»)? От чего зависит сила сокращения целой скелетнрой мышцы при искусственном раздражении и в естественных условиях?
- Где располагаются гладкие мышцы?
- Чем отличаются по скорости и длительности сокращения гладких и скелетных мышц?
- Как распространяется возбуждение в гладких мышцах (проводится ли только в пределах одного волокна, либо на несколько соседних волокон, либо на все волокна в данном органе)?
- Какими нервами иннервируются гладкие мышцы? Какие медиаторы выделяются этими нервами?
- Чем отличается роль нервных влияний в гладких и скелетных мышцах (в каком случае нервные влияния играют пусковую, а в каком — модулирующую роль; в каком случае нервные влияния могут быть и усиливающими, и тормозящими)?
- Каковы особенности молекулярных механизмов возбуждения и сокращения гладких мышц: а) каким ионным током обусловлен ПД; 2) откуда при сокращении в саркоплазму входит кальций; 3) что препятствует взаимодействию актина с миозином в покое; 4) на какой из сократительных белков действует кальций, запуская взаимодействие этих белков; 5) куда и посредством какого типа транспорта удаляется кальций из саркоплазмы после сокращения?
ЗАНЯТИЕ 5.1.10-5.10Коллоквиум: Тестирование и устный опрос.
Зав. учебной частью кафедры Дьяконова И.Н.
Утверждено на заседании кафедры 27.08.18 Протокол №1/18
