Биологический смысл раздражимости. Возбуждение и его физиологические основы

Методические рекомендации по самоподготовке.

Неотъемлемым свойством организмов и всех живых систем является раздражимость - способность воспринимать внешние или внутренние раздражители (воздействия) и адекватно на них реагировать. Раздражителем живой клетки может быть любое изменение внешней или внутренней среды, если оно достаточно велико, возникло достаточно быстро и продолжается достаточно долго. Энергией для реакции клетки служит не энергия раздражителя, а энергия, образующаяся в результате метаболизма в самой биологической системе, а сила и форма реакции клетки не определяется силой и формой внешнего воздействия.

Многообразие и сложность ответных реакций многоклеточных животных связана с тем, что в процессе эволюции происходила постепенная дифференциация тканей, осуществляющих приспособительную деятельность организма. Раздражимость этих тканей достигла наивысшего развития и трансформировалась в новое свойство – возбудимость, которая является частным случаем наиболее общего свойства всех клеток — раздражимости. Под возбудимостью понимают способность ткани отвечать на раздражение специализированной реакцией - возбуждением.

Возбуждение - это сложный биологический процесс, который характеризуется специфическим временным изменением заряда мембраны клеток способным распространяться по их поверхности и проявляющийся специализированной реакцией ткани (сокращение секреция и т. д.). Возбуждение – активный процесс, т.е. он может продолжаться и после прекращения действия раздражителя. Ткани способные к возбуждению – объединяют в понятие «возбудимые ткани», их три:

· нервные клетки (возбуждение проявляется генерацией электрического импульса);

· мышечные клетки (возбуждение проявляется сокращением);

· секреторные клетки (возбуждение проявляется выбросом в межклеточное пространство биологически активных веществ);

Клетки возбудимых тканей могут находиться в двух дискретных состояниях: состоянии покоя (готовность к реагированию на внешнее воздействие, совершение внутренней работы) и состоянии возбуждения (активное выполнение специфических функций, совершение внешней работы).

В состоянии покоя мембрана возбудимой клетки поляризована, т.е. имеется постоянная разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностью клеточной мембраны, которую называют мембранный потенциал (МП). Значение МП клетки в состоянии покоя называют потенциалом покоя (ПП), его можно измерять, разместив один электрод внутри, а другой снаружи клетки (рис.1 А),В состоянии покоя внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно относительно наружной.

В состоянии возбуждения происходит активное изменение мембранного потенциала. Уменьшение МП относительно его нормального уровня (ПП) называют деполяризацией, а увеличение - гиперполяризацией. Под реполяризацией понимают восстановление исходного уровня МП после его изменения (см. рис.1 Б).

Рис. 1. Схема регистрации мембранного потенциала клетки (А);

мембранный потенциал клетки в состоянии покоя и его возможные изменения (Б).

1 – деполяризация, 2 – гипер-поляризация, 3 – реполяриза-ция.