WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

«Сандаков Д.Б., Захаревская Г.И. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Курс лекций по физиологии человека и животных по разделу Элементарные физиологические процессы для ...»

-- [ Страница 1 ] --

1

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра физиологии человека и животных

Сандаков Д.Б., Захаревская Г.И.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ

ПРОЦЕССЫ

Курс лекций по физиологии человека и животных

по разделу «Элементарные физиологические процессы»

для студентов биологического факультета специальностей Н.04.01.00 «Биология», Н.04.01.08 «Биотехнология», Н.06.01.00 «Экология»

МИНСК 2002 2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уважаемые читатели, книга, которую Вы держите в руках, посвящена рассмотрению элементарных физиологических процессов возникновения и распространения возбуждения в клетках и тканях. Эти процессы лежат в основе работы нервной системы и функциональных систем организма.

Именно поэтому понимание механизмов и закономерностей возникновения и распространения возбуждения является необходимым условием усвоения последующих разделов физиологии человека и животных.

Настоящая книга написана в форме краткого конспекта лекций, которые авторы читают для студентов III курса биологического факультета. Книга ни в коей мере не может служить заменой лекций, поскольку на лекциях учебный материал не только излагается, но также подробно разъясняется и обсуждается, дополняется современными данными.

Не следует воспринимать эту книгу и как замену учебникам по физиологии. Напротив, представленные в нашей книге материалы должны стать основой для последующего самостоятельного углубления знаний с помощью учебников.

Авторы выражают искреннюю благодарность тем людям, которые оказали существенную помощь в подготовке данной книги. Это Владимир Викторович Царюк, Ирина Ивановна Солодовникова, Людмила Николаевна Семейко, Галина Сергеевна Полюхович, Александр Викторович Сидоров, Полина Владимировна Лукашенко. Высказанные ими замечания и предложения позволили существенно улучшить текст и рисунки книги.

Мы надеемся, что книга окажется полезной всем, кто желает овладеть знаниями о функционировании организма человека и животных. Мы желаем читателям радости и новых открытий на этом пути.

Лекция

ВОЗБУЖДЕНИЕ И ЕГО МЕХАНИЗМЫ

В основе всех физиологических реакций лежит способность живых клеток реагировать на раздражитель. Раздражитель – любое изменение внешней или внутренней среды, которое действует на клетку или многоклеточную систему (ткань, организм).

Раздражители По природе раздражители подразделяют на:

• физические (звук, свет, температура, вибрация, осмотическое давление), особое значение для биологических систем имеют электрические раздражители;

• химические (ионы, гормоны, нейромедиаторы, пептиды, ксенобиотики);

• информационные (голосовые команды, условные знаки, условные стимулы).

По биологическому значению раздражители подразделяют на:

• адекватные – раздражители, для восприятия которых биологическая система имеет специальные приспособления;

• неадекватные – раздражители, не соответствующие природной специализации рецепторных клеток, на которые они действуют.

Раздражитель вызывает возбуждение только в том случае, если он достаточно силен. Порог возбуждения – минимальная сила раздражителя, достаточная для того, чтобы вызвать возбуждение клетки. Выражение «порог возбуждения» имеет несколько синонимов: порог раздражения, пороговая сила раздражителя, порог силы.

Возбуждение как активная реакция клетки на раздражитель Реакция клетки на внешнее воздействие (раздражение) отличается от реакции небиологических систем следующими особенностями:

• энергией для реакции клетки служит не энергия раздражителя, а энергия, образующаяся в результате метаболизма в самой биологической системе;

• сила и форма реакции клетки не определяется силой и формой внешнего воздействия (если сила раздражителя выше пороговой).

В некоторых специализированных клетках реакция на раздражитель проявляется особенно интенсивно. Такую интенсивную реакцию называют возбуждением. Возбуждение – активная реакция специализированных (возбудимых) клеток на внешнее воздействие, проявляющаяся в том, что клетка начинает выполнять присущие ей специфические функции.

Возбудимая клетка может находиться в двух дискретных состояниях:

• состоянии покоя (готовность к реагированию на внешнее воздействие, совершение внутренней работы);

• состоянии возбуждения (активное выполнение специфических функций, совершение внешней работы).

В организме существует 3 типа возбудимых клеток:

• нервные клетки (возбуждение проявляется генерацией электрического импульса);

• мышечные клетки (возбуждение проявляется сокращением);

• секреторные клетки (возбуждение проявляется выбросом в межклеточное пространство биологически активных веществ).

Возбудимость – способность клетки переходить из состояния покоя в состояние возбуждения при действии раздражителя. Разные клетки имеют различную возбудимость. Возбудимость одной и той же клетки меняется в зависимости от ее функционального состояния.



Возбудимая клетка в состоянии покоя Мембрана возбудимой клетки поляризована. Это означает, что имеется постоянная разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностью клеточной мембраны, которую называют мембранный потенциал (МП). В состоянии покоя величина МП составляет –60…–90 мВ (внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно относительно наружной). Значение МП клетки в состоянии покоя называют потенциалом покоя (ПП). МП клетки можно измерять, разместив один электрод внутри, а другой снаружи клетки (рис. 2.1).

Уменьшение МП относительно его нормального уровня (ПП) называют деполяризацией, а увеличение – гиперполяризацией. Под Рис. 2.1. Схема регистрации мембранного потенциала клетки (А); мембранный потенциал клетки в состоянии покоя и его возможные изменения (Б):

1 – деполяризация, 2 – гиперполяризация, 3 – реполяризация реполяризацией понимают восстановление исходного уровня МП после его изменения (см. рис. 2.1, Б).

Электрические и физиологические проявления Рассмотрим различные проявления возбуждения на примере раздражения клетки электрическим током (рис. 2.2).

При действии слабых (подпороговых) импульсов электрического тока в клетке развивается электротонический потенциал. Электротонический потенциал (ЭП) – сдвиг мембранного потенциала клетки, вызываемый действием постоянного электрического тока. ЭП есть пассивная реакция клетки на электрический раздражитель; состояние ионных каналов и транспорт ионов при этом не изменяется. ЭП не проявляется физиологической реакцией клетки. Поэтому ЭП не является возбуждением.

При действии более сильного подпорогового тока возникает более пролонгированный сдвиг МП – локальный ответ. Локальный ответ (ЛО) – активная реакция клетки на электрический раздражитель, однако состояние ионных каналов и транспорт ионов при этом изменяется незначительно. ЛО не проявляется заметной физиологической реакцией клетки. ЛО называют местным возбуждением, так как это возбуждение не распространяется по мембранам возбудимых клеток.

При действии порогового и сверхпорогового тока в клетке развивается потенциал действия (ПД). ПД характеризуется тем, что значение МП клетки очень быстро уменьшается до 0 (деполяризация), а затем мембранный потенциал приобретает положительное значение (+20…+30 мВ), т. е. внутренняя сторона мембраны заряжается положительно относительно наружной. Затем значение МП быстро возвращается к исходному уровню. Сильная деполяризация клеточной мембраны во время ПД приводит к развитию физиологических проявлений возбуждения (сокращение, секреция и др.). ПД называют распространяющимся возбуждением, поскольку, возникнув в одном участке мембраны, он быстро распространяется во все стороны.

Механизм развития ПД практически одинаков для всех возбудимых клеток. Механизм сопряжения электрических и физиологических проявлений возбуждения различен для разных типов возбудимых клеток (сопряжение возбуждения и сокращения, сопряжение возбуждения и секреции).

Рис. 2.2. Изменение мембранного потенциала клетки (А) при действии электрического тока различной силы (Б):

ЭП – электротонический потенциал, ЛО – локальный ответ, В механизмах развития возбуждения участвуют 4 вида ионов: K+, Na+, Ca2+, Cl– (ионы Ca2+ участвуют в процессах возбуждения некоторых клеток, например кардиомиоцитов, а ионы Cl– важны для развития торможения). Мембрана клетки, представляющая собой липидный бислой, непроницаема для этих ионов. В мембране существуют 2 типа специализированных интегральных белковых систем, которые обеспечивают транспорт ионов через клеточную мембрану: ионные насосы и ионные каналы.

Ионные насосы и трансмембранные ионные градиенты Ионные насосы (помпы) – интегральные белки, которые обеспечивают активный перенос ионов против градиента концентрации. Энергией для транспорта служит энергия гидролиза АТФ. Различают Na+/K+ помпу (откачивает из клетки Na+ в обмен на К+), Ca2+ помпу (откачивает из клетки Ca2+), Cl– помпу (откачивает из клетки Cl–).

В результате работы ионных насосов создаются и поддерживаются трансмембранные ионные градиенты:

• концентрация Na+, Ca2+, Cl– внутри клетки ниже, чем снаружи (в межклеточной жидкости);

• концентрация K+ внутри клетки выше, чем снаружи.

Ионные каналы Ионные каналы – интегральные белки, которые обеспечивают пассивный транспорт ионов по градиенту концентрации. Энергией для транспорта служит разность концентрации ионов по обе стороны мембраны (трансмембранный ионный градиент).

Неселективные каналы обладают следующими свойствами:

• пропускают все типы ионов, но проницаемость для ионов K+ значительно выше, чем для других ионов;

• всегда находятся в открытом состоянии.

Селективные каналы обладают следующими свойствами:

• пропускают только один вид ионов; для каждого вида ионов существует свой вид каналов;

• могут находиться в одном из 3 состояний: закрытом, активированном, инактивированном.

Избирательная проницаемость селективного канала обеспечивается селективным фильтром, который образован кольцом из отрицательно заряженных атомов кислорода, которое находится в самом узком месте канала.

Изменение состояния канала обеспечивается работой воротного механизма, который представлен двумя белковыми молекулами. Эти белковые молекулы, так называемые активационные ворота и инактивационные ворота, изменяя свою конформацию, могут перекрывать ионный канал.

В состоянии покоя активационные ворота закрыты, инактивационные ворота открыты (канал закрыт) (рис. 2.3). При действии на воротную систему сигнала активационные ворота открываются и начинается транспорт ионов через канал (канал активирован). При значительной деполяризации мембраны клетки инактивационные ворота закрываются и транспорт ионов прекращается (канал инактивирован).

При восстановлении уровня МП канал возвращается в исходное (закрытое) состояние.

ЗАКРЫТ

КАНАЛ КАНАЛ

ИНАКТИВИРОВАН АКТИВИРОВАН

Рис. 2.3. Состояния селективного ионного канала и условия перехода 1 – активационные ворота, 2 – инактивационные ворота В зависимости от сигнала, который вызывает открытие активационных ворот, селективные ионные каналы подразделяют на:



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 



Похожие работы:

«http://litres.ru/ Аннотация Эти биографические очерки были изданы около ста лет назад в серии Жизнь замечательных людей, осуществленной Ф. Ф. Павленковым (1839–1900). Написанные в новом для того времени жанре поэтической хроники и историко-культурного исследования, эти тексты сохраняют ценность и по сей день. Писавшиеся для простых людей, для российской провинции, сегодня они могут быть рекомендованы отнюдь не только библиофилам, но самой широкой читательской аудитории: и тем, кто совсем не...»

«Информационное обеспечение магистерских программ направления 511700 (020900 по ОКСО) Химия, физика и механика материалов (регламентирующие документы и информация для поступающих) Составители: академик РАН Ю.Д.Третьяков проф. Е.А.Гудилин проф. Ю.М.Коренев ст. преп. Т.Б.Шаталова Москва 2006 1 Содержание 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ 2. ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 3. СТАНДАРТЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПОДГОТОВКУ МАГИСТРАНТОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ХИМИЯ, ФИЗИКА И МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ,...»

«СТАТЬИ И ЭССЕ Ирина Савельева, Андрей Полетаев* Ценности и установки в массовых представлениях американцев Для изучения ценностей и установок, разделяемых рядовыми американцами, мы использовали результаты нескольких специальных обследований, проводившихся в 1990-е годы, а также отдельные вопросы, включавшиеся в американские социологические исследования в последние 15 лет. Естественно, что у опросов много очевидных минусов и ограничений, но, к сожалению, это практически единственный источник...»

«Купить книгу в интернет-магазине Озон Купить книгу в интернет-магазине Болеро ОГЛАВЛЕНИЕ ВЫРАЖЕНИЕ ПРИЗНАТЕЛЬНОСТИ 1. СЕКСУАЛЬНАЯ ИСКУШЕННОСТЬ - ВЗАМЕН СЕКСУАЛЬНОЙ ЗРЕЛОСТИ 2. СЕКС - ВЫРАЖЕНИЕ ЛЮБВИ 3. ЛЮБОВЬ КАК ВЫРАЖЕНИЕ СЕКСУАЛЬНОСТИ 4. СЕКС И СМЕРТЬ. СМЕРТЬ И ИНДИВИДУАЛЬНОСТЬ 5. ГОМОСЕКСУАЛЬНОСТЬ И ГОМОСЕКСУАЛЫ. ГОМОСЕКСУАЛИСТЫ 6. ГОМОСЕКСУАЛЬНОСТЬ: ОСОБЕННОСТИ ЛЕСБИЙСКОЙ ЛИЧНОСТИ 7. СКРЫТАЯ ГОМОСЕКСУАЛЬНОСТЬ 8. О ГЕТЕРОСЕКСУАЛЪНОСТИ

«Статьи, записанные со слов рава Йегуды Ашлага (Бааль Сулама) его сыном и учеником, равом Барухом Ашлагом (РАБАШ). Издание составлено под руководством Михаэля Лайтмана, ученика и ближайшего помощника рава Баруха Ашлага. Перевод с иврита Л. Дондыш. Эта книга предназначена для духовного подъема человека и рассказывает о духовных понятиях, вне всякой связи с предметами и явлениями материального мира. Поэтому, например, Тора — это высший свет, который человек привлекает, изучая каббалистические...»

«ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА в условиях России Краткое пособие для промбоцманов г.Уфа Уфа - 2000 АННОТАЦИЯ -2Вы - инженер-строитель, занимающийся капитальным ремонтом и реконструкцией промышленных объектов? Вы - инженер-технолог, занимающийся внедрением новой техники и технологии? Вы - инженер-механик, занимающийся вопросами капитального ремонта? Вы - экономист, работающий над планами инвестиционных проектов? Вы - сотрудник отдела инвестиций? Вы - директор предприятия и Вы...»

«2 СОДЕРЖАНИЕ Зловещая тайна Фрейда 4 Белкин А.И. Основные источники фрейдовского Крук В.М., 21 классического психоаналитического метода Харитонов А.Н. С. Франк и З. Фрейд: Методологические 39 Ольшанский Д.А. основания религиозной философии Прикладной психоанализ – глобальная миссия и 60 Медведев В.А. российская судьба Вклад Фейрбейрна в теорию объектных 69 Жалюнене Е.В. отношений Психоанализ и некоторые проблемы детского 74 Алейникова Т.В. возраста Детская агрессивность и проблема анального 78...»

«ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ ХИМИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА ЗА 2002 ГОД Казань - 2002 I. Сведения о наиболее значимых научных результатах НИР (кафедра аналитической химии) 1. Разработаны новые амперометрические химические сенсоры на биологически-активные вещества различной природы с низкими пределами обнаружения, имеющие различный механизм отклика, работающие на принципах биораспознавания и электрокатализа. 2. 31.19 3. а) Развитие теоретических и прикладных основ методов определения малых...»

«Кафедра рисунка и живописи УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ИСТОРИЯ ИСКУССТВ Основной образовательной программы по направлению подготовки 072600.62 Декоративно-прикладное искусство и народные промыслы, по профилю Художественная обработка керамики Благовещенск 2012 УМКД разработан старшим преподавателем кафедры рисунка и живописи Малаховой Юлией Владимировной Рассмотрен и рекомендован на заседании кафедры Протокол заседания кафедры от __ 201 г. № Зав. кафедрой /Л.К. Водянина/ УТВЕРЖДЕН...»

«Рудольф Мументалер Швейцарские учёные в Санкт-Петербургской академии наук XVIII век Перевод с немецкого языка И.Ю. Тарасовой Нестор-История Санкт-Петербург 2009 УДК 378(=494):061.12(470.23-25)17 ББК 72(44Шва):72.4(2Р-2СПб) М90 Издание осуществлено при поддержке Государственного секретариата по образованию и научным исследованиям Швейцарии Посольства Швейцарии в Российской Федерации Швейцарской высшей технической школы Цюриха Совет по сотрудничеству Швейцария–Россия Санкт-Петербургского...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.