16. Предназначение и механизм действия «ионного насоса».

Из-за разного содержания частиц по обе стороны мембраны, на самой мембране появляется химическое давление- осмос. Из-за возникающего осматического давления ионы калия стремяться выйти наружу, а ионы натрия стремятся попасть внутрь клетки . Что возможно только при открытых ионных каналах. В состоянии покоя, когда на клетку не действуют никакие раздражители, в её мембране открываются калиевые ионные каналы. И ионы Ca выходят из клетки. Вслед за положительно заряженными ионными калия начинают выходить отрицательно заряженные ионы (хлор,фосфат). Поскольку отрицательно заряженные примагничиваются к положительно заряженным , по закону электростатического притяжения, выйти через мембрану они не могут, т.к по размерам не проходят через калиевые каналы. Отрицательно заряженные не могут выйти из-за своих размеров и они останавливаются у внутренней поверхности мембраны. При этом они удерживают ионы калия у наружной поверхности благодаря электростатическому напряжению. Для того что бы этот процесс можно было повторить существуют особые устройства- ионные насосы. Они возвращяют ионы против градиента концентрации. Для своей работы ионным насосам нужна энергия, в живой клетке энергия появляется в результате расщепления молекул АТФ( атф синтезируется здесь же внутри клетки( в митохондриях). Т.е функциональное назначение ионных насосов заключается в поддержании внутри клетки постоянства ионного состава. Они еще именуются транспортными АТФазами, так как обеспечивают транспорт ионов против концентрационного градиента, для чего требуется затратить энергию АТФ.

17. Потенциала действия. Восходящая и нисходящая фазы потенциала действия.

ПД-это электрофизиологический процесс , выражающийся в быстром колебании мембранного потенциала покоя вследствие перемещения ионов в клетку и из клетки способный распространяться без декремента( без затухания). ПД обеспечивает передачу сигналов между нервными клетками, между нервными центрами и рабочими органами, в мышцах ПД обеспечивает процесс электромеханического сопряжения.

Момент изменения полюсности называется деполяризацией или восходящей фазой ПД. После пика ПД нисходящая фаза, во время которой восстанавливается начальный дисбаланс ионов и создается потенциал покоя. Эта фаза реполяризации( восстановления полюса). В процессе реполяризации возникают специфические состояния клетки которые называют следовые потенциалы:

1.Следовая деполяризация(1-ый вид явления). Это процесс сохранения положительного заряда мембраны.

2.Следовая гиперполяризация. Создание отрицательного заряда клетки, значительно превосходящего ПП. Величина следовых потенциалов составляет 5-10% от величины ПД. Продолжительность следовых потенциалов от нескольких милисекунд (в случае с деполяризацией) до нескольких секунд. ПД возникающий в каком либо участке клетки является раздражителем для соседних участков мембраны, и они так же реагируют открытием Na каналов, переходят в состояние возбуждения и создают ПД.

В физиологии клетки действует закон «все или ничего». Возникновения отдельных ПД недостаточно для создания полноценного нервного импульса. Одномоментное возникновение возбуждения на нескольких участках клеточной мембраны приводит к преодолению порога реакции и вся оболочка переходит в состояние возбуждения.

Если локальный ПД возник сразу в нескольких местах, то преодоленный порог и вся нервная клетка переходят в состояние возбуждения. Нервный импульс либо есть, либо его нет. В процессе создания электрического ответа клетки задействованы два вида транспорта заряженных частиц через оболочку.

1.Пассивный ионный транспорт. Происходит по градиенту концентрации, не требует затрат энергии и его результатом являются ПП и ПД.

2.Активный ионный транспорт. Преодолевает градиент концентрации за счет энергозатрат. Его результатом является возвращение клетки в исходное состояние. Энергия тратиться на возможность создать электрический импульс (растащить ионы в разные стороны)

Нарушение этих процессов возможно либо из-за недостатка энергии для работы ионных насосов, либо из-за нарушения проходимости ионных каналов.

!-ый случай, нехватка запаса АТФ (нарушение синтеза АТФ и т.д)

2-ая причина- нарушение проходимости ионных каналов (из-за тетрадаксина, который закрывает собой ионные каналы, закупоривает, прекращается процесс движения ионов следовательно нет нервных импульсов. Организм выключается,а сам тетрадаксин схож с веществом ионных каналов)

18. Следовые потенциалы. Виды следовых потенциалов.

Следовой потенциал - это потенциал, возникающий после потенциала действия . Следовые потенциалы бывают двух типов: деполяризационный следовой потенциал и гиперполяризационный следовой потенциал .

1.Деполяризационный потенциал - это следовой потенциал , во время которого мембранный потенциал клетки становится более отрицательным, чем потенциал покоя

2.Следовая гиперполяризация. Создание отрицательного заряда клетки, значительно превосходящего ПП. Величина следовых потенциалов составляет 5-10% от величины ПД. Продолжительность следовых потенциалов от нескольких милисекунд (в случае с деполяризацией) до нескольких секунд. ПД возникающий в каком либо участке клетки является раздражителем для соседних участков мембраны, и они так же реагируют открытием Na каналов, переходят в состояние возбуждения и создают ПД.

19. Строение и функциональное предназначение нервных волокон.

Отростки нервной клетки имеют такую же мембрану, как и тело клетки, через эту мембрану происходит такое же движение ионов. Нервный импульс, возникший на оболочке клетки, вызывает возбуждение ближайшего участка отростка (в частности аксона) и на этом участке так же возникает ПД. Этот процесс происходит и далее последовательно по всей мембране нервного отростка. Участок мембраны на котором возникал ПД несколько милисекунд остается неспособным к возбуждению(рефрактерность). Описанный механизм обеспечивает последовательное, непрерывное, движение нервного импульса по отростку клетки. Отростки нервных клеток составляют основу нервных волокон, а те в свою очередь объединяются в нервы. Отростки нервных клеток могут быть окружены дополнительной оболочкой, которая называется миелиновая, поэтому волокна состоящие из таких отростков называются миелинизированными. В перефирической нервной системе оболочка образуется благодаря многократному обвертыванию швановскими клетками. В ЦНС важную роль в создании оболочки играют олигодендроглациты (это очень крупные клетки между которыми и располагаются нейроциты). Эти клетки имеют жировую природу и поэтому миелиновая оболочка выполняет две основные функции:

1. Трофическая функция. ( доставка питательных в-в ко всем структурам нервной клетки)

2. Изолирующая ( благодаря жировому составу эти клетки не проводят электрические сигналы, поэтому нервный импульс перемещающийся по конкретному волокну не перепрыгивает на другие волокна)

Нервы человеческого организма состоят из оболочечных(миелиновых) и без оболочечных (не миелиновых) волокон. Например блуждающие нервы на 90% состоят из без миелиновых волокон, а белое в-во мозга содержит в основном миелинизированные волокна. Процесс миелинизации, т.е создания жировой оболочки продолжается до возраста 25 лет. Миелиновая оболочка разделяет определенные функции нервной ткани. Она обвертывает отросток нервной клетки не полностью, а оставляя небольшие промежутки (перехваты Ранвье). На участках нервного отростка очень маленькая плотность расположения Na ионных каналов, поэтому эти участки чрезвычайно чувствительны к раздражению. ПД возникший в нервной клетке вызывает возбуждение сразу же ближайшего перехвата, далее импульс как бы перескакивает с перехвата на перехват. Он преодолевает большие участки волокна за маленькое время. Такой вид проведения нервного импульса получил название- сальтоторное проведение . В 1899 предсказал Вериго, экспериментально подтверждено японским ученым Като в 1924г, окончательно доказано Тасаки в 1953- за что получил нобелевскую премию. Скачкообразное проведение возбуждения имеет ряд преимуществ:

1. Скорость движения нервного импульса примерно в 5 раз выше( т. к значительный участок волокна просто напросто перепрыгивается)

2. Гораздо ниже энергетические затраты в виде затрат АТФ( т.к. ионные насосы которым нужна энергия АТФ работают на небольшом пространстве волокна)

Нервные волокна различаются по большому кол-ву признаков. В зависимости от наличия миелиновой оболочки нервное волокно приобретает различные св-ва и хар-ки. Поэтому их принято делить на несколько типов:

Волокна типа А разделяются на альфа, бета, гамма.

Эти типы разделяются по следующим признакам:

1. Толщина волокна (зависит от наличия или отсутствия миелиновой оболочки)

2. Скорость проведения нервного импульса

3. Величина нервного импульса

4. Продолжительность пика ПД

5. Тип и продолжительность следовых потенциалов. Место применения конкретного волокна( то для чего оно предназначено)

Например волокна типа Аальфа-толстое, миелинизированное волокно, с высокой скорость проведения сигнала, с мощным но коротким ПД, который продолжается в следовую деполяризацию и гиперполяризацию, не продожительные по времени. Такие волокна несут управляющие сигналы к скелетной мускулатуре.

Волокна С типа.Тонкое безмиелиновое волокно с медленным проведением импульса, достаточно длинным ПД. Сопровождается длительными следовыми потенциалами, по этим волокнам передаются сигналы управления внутренними органами.

20. Нейрофизиологические механизмы проведения нервного импульса

Возникший на оболочке клетки нервный импульс распространяется по ее отросткам, отростки нервной клетки имеют такую же мембрану, как и тело клетки, через эту мембрану происходит такое же движение ионов. Нервный импульс, возникший на оболочке клетки, вызывает возбуждение ближайшего участка отростка (в частности аксона) и на этом участке так же возникает ПД. Этот процесс происходит и далее последовательно по всей мембране нервного отростка. Участок мембраны на котором возникал ПД несколько милисекунд остается неспособным к возбуждению(рефрактерность). Описанный механизм обеспечивает последовательное, непрерывное, движение нервного импульса по отростку клетки. Одним из первых открытий, скажем так в этой области было то, что у нервной клетки есть двустороннее проведение возбуждения. Отростки нервных клеток составляют основу нервных волокон, а те в свою очередь объединяются в нервы. Отростки нервных клеток могут быть окружены дополнительной оболочкой, которая называется миелиновая, поэтому волокна состоящие из таких отростков называются миелинизированными. В перефирической нервной системе оболочка образуется благодаря многократному обвертыванию швановскими клетками. В ЦНС важную роль в создании оболочки играют олигодендроглациты (это очень крупные клетки между которыми и располагаются нейроциты). Эти клетки имеют жировую природу и поэтому миелиновая оболочка выполняет две основные функции:

1.Трофическая функция. ( доставка питательных в-в ко всем структурам нервной клетки)

2.Изолирующая ( благодаря жировому составу эти клетки не проводят электрические сигналы, поэтому нервный импульс перемещающийся по конкретному волокну не перепрыгивает на другие волокна)

Нервы человеческого организма состоят из оболочечных(миелиновых) и без оболочечных (не миелиновых) волокон. Например блуждающие нервы на 90% состоят из без миелиновых волокон, а белое в-во мозга содержит в основном миелинизированные волокна. Процесс миелинизации, т.е создания жировой оболочки продолжается до возраста 25 лет. Миелиновая оболочка разделяет определенные функции нервной ткани. Она обвертывает отросток нервной клетки не полностью, а оставляя небольшие промежутки (перехваты Ранвье). На участках нервного отростка очень маленькая плотность расположения Na ионных каналов, поэтому эти участки чрезвычайно чувствительны к раздражению. ПД возникший в нервной клетке вызывает возбуждение сразу же ближайшего перехвата, далее импульс как бы перескакивает с перехвата на перехват. Он преодолевает большие участки волокна за маленькое время. Такой вид проведения нервного импульса получил название- сальтоторное проведение . В 1899 предсказал Вериго, экспериментально подтверждено японским ученым Като в 1924г, окончательно доказано Тасаки в 1953- за что получил нобелевскую премию. Скачкообразное проведение возбуждения имеет ряд преимуществ:

1.Скорость движения нервного импульса примерно в 5 раз выше( т. к значительный участок волокна просто напросто перепрыгивается)

2.Гораздо ниже энергетические затраты в виде затрат АТФ( т.к. ионные насосы которым нужна энергия АТФ работают на небольшом пространстве волокна)

21. Особенности проведения нервного импульса по мякотным(миелинизированные) и безмякотным (не миелинизирванные) волокнам.

22. Понятие о сальтаторным проведении нервного импульса по мякотным волокнам. Приоритет русской физиологии в предсказании сальтаторного эффекта.

Миелиновая оболочка разделяет определенные функции нервной ткани. Она обвертывает отросток нервной клетки не полностью, а оставляя небольшие промежутки (перехваты Ранвье). На участках нервного отростка очень маленькая плотность расположения Na ионных каналов, поэтому эти участки чрезвычайно чувствительны к раздражению. ПД возникший в нервной клетке вызывает возбуждение сразу же ближайшего перехвата, далее импульс как бы перескакивает с перехвата на перехват. Он преодолевает большие участки волокна за маленькое время. Такой вид проведения нервного импульса получил название- сальтоторное проведение . В 1899 предсказал Вериго, экспериментально подтверждено японским ученым Като в 1924г, окончательно доказано Тасаки в 1953- за что получил нобелевскую премию. Скачкообразное проведение возбуждения имеет ряд преимуществ:

1. Скорость движения нервного импульса примерно в 5 раз выше( т. к значительный участок волокна просто напросто перепрыгивается)

2. Гораздо ниже энергетические затраты в виде затрат АТФ( т.к. ионные насосы которым нужна энергия АТФ работают на небольшом пространстве волокна)

23. Классификация нервных волокон.

Имеется два типа нервных волокон: миелиновые и безмиелиновые. Оболочку безмиелиновых волокон образуют швановские клетки (леммоциты). Оболочку миелиновых волокон в перефирической нервной системе формируют швановские клетки, в цнс – олигодендроциты. Миелиновая оболочка через равные промежутки прерывается, образуя свободные от миелина участки – узловые перехваты Ранвье, протяженность которых в волокнах Перефирической нс составляет 0,25- 1,0 мкм, в волокнах ЦНС их длина достигает 14 мкм. Миелиновая оболочка нервных волокон выполняет изолирующую функцию, обеспечивает более экономное и быстрое проведение возбуждения. Нервные волокна различаются по большому кол-ву признаков. В зависимости от наличия миелиновой оболочки нервное волокно приобретает различные св-ва и хар-ки. Поэтому их принято делить на несколько типов:

Волокна типа А разделяются на альфа, бета, гамма.

Эти типы разделяются по следующим признакам:

1. Толщина волокна (зависит от наличия или отсутствия миелиновой оболочки)

2. Скорость проведения нервного импульса

3. Величина нервного импульса

4. Продолжительность пика ПД

5. Тип и продолжительность следовых потенциалов. Место применения конкретного волокна( то для чего оно предназначено)

Например волокна типа Аальфа-толстое, миелинизированное волокно, с высокой скорость проведения сигнала, с мощным но коротким ПД, который продолжается в следовую деполяризацию и гиперполяризацию, не продожительные по времени. Такие волокна несут управляющие сигналы к скелетной мускулатуре.

Волокна С типа.Тонкое безмиелиновое волокно с медленным проведением импульса, достаточно длинным ПД. Сопровождается длительными следовыми потенциалами, по этим волокнам передаются сигналы управления внутренними органами.

Волокна  группы  А альфа

(диаметр -13-22 мкм,  скорость – 60- 120  м/с,  длительность  ПД-  0,4-0,5 мс)

1).  эфферентные волокна,  проводящие

возбуждение к скелетным мышцам  от  альфа-мотонейронов

2)    афферентные волокна, проводящие возбуждение от мышечных рецепторов в ЦНС

Волокна  группы  А бета

(диаметр – 8-13- мкм,  скорость – 40- 70 м/с,  длительность  ПД-  0,4 -0,6 мс)

1. Афферентные волокна, проводящие

возбуждение от рецепторов прикосновения и сухожильных рецепторов   в  ЦНС

Волокна  группы  А  гамма

(диаметр – 4-8 мкм,  скорость – 15- 40 м/с,  длительность  ПД-  0,5 -0,7 мс)

1) эфферентные волокна  к мышечным веретенам   от  гамма-мотонейрнов

2). афферентные волокна, проводящие

возбуждение от рецепторов прикосновения и давления  в ЦНС

Волокна   группы  В

(диаметр – 1-3 мкм,  скорость -3-14  м/с,  длительность  ПД-  1,2 мс)

Это – преганглионарные волокна вегетативной нервной системы

Волокна   группы  С

(диаметр – 0,5—1,0 мкм,  скорость -0,5-2,0  м/с,  длительность  ПД-  2,0 мс)

1.постганглионарные волокна  ВНС

2.афферентные волокна, проводящие возбуждение от рецепторов боли, давления и тепла  в ЦНС

Нервные волокна обеспечивают проведение возбуждения и транспорт в-в, выполняющих трофическую функцию.

24. Основные необходимые условия (законы) проведения возбуждения по нервному волокну.

Основными свойствами нервного волокна являются возбудимость и проводимость. Проводимость — специализированная функция нервных волокон, заключающаяся в распространении возбуждения в нервной системе и к исполнительным органам. При изучении процесса проведения возбуждения были сформулированы несколько закономерностей этого процесса.

Анатомическая и физиологическая непрерывность волокна. Проведение импульсов возможно лишь при условии анатомической целостности волокна, поэтому как перерезка нервных волокон, так и любая травма поверхностной мембраны нарушают проводи­мость. Непроводимость наблюдается также при нарушении физиологической целост­ности волокна (блокада натриевых каналов возбудимой мембраны тетродотоксином или местными анестетиками, резкое охлаждение и т. п.). Проведение нарушается и при стойкой деполяризации мембраны нервного волокна ионами К, накапливающимися при ишемии в межклеточных щелях. Механическая травма, сдавливание нерва при воспали­тельном отеке тканей могут сопровождаться частичным или полным нарушением функ­ции проведения.

Двустороннее проведение. При раздражении нервного волокна возбуждение рас­пространяется по нему и в центробежном, и в центростремительном направлениях. Это доказывается следующим опытом.

Изолированное проведение. Возбуждение, возникшее в нервном волокне, не может перейти на другие нервные волокна, находящиеся в составе одного нерва. Импульс идет от каждого волокна изолированно и оказывает действие только на те клетки, с которыми контактируют окончания нервного волокна. Важное значение этого свойства связано с тем, что большинство нервов являются смешанными, состоящими из большого количества нервных волокон — двигательных, чувствительных, вегетативных, которые иннервируют различные органы и ткани, находящиеся далеко друг от друга. Если бы возбуждение переходило внутри нервного ствола с волокна на волокно, то нормальное функционирование органов и тканей было бы невозможно.

Изолированное проведение нервного импульса обусловлено тем, что сопротивление жидкости, заполняющей межклеточные щели, значительно ниже сопротивления мембраны нервных волокон. Поэтому основная часть местных токов между возбужденным и невозбужденным участками мембраны проходит по межклеточным щелям, не заходя в соседние волокна

Закон практической неутомляемости нервных волокон  (Н.Е. Введенский)

Нервное волокно обладает малой утомляемостью

Это обусловлено   высокой скоростью ресинтеза АТФ в  волокне и  высокой  лабильностью  нервного волокна

Закон прямой пропорциональной зависимости скорости проведения импульса от диаметра нервного волокна.

• Закон установлен  лауреатами Нобелевской премии   Джозефом  Эрлангером и Гербертом Гассером.

•На основании этого закона   они предложили  классификацию нервных волокон.