В.Б.Брин, Н.В.Боциева, И.Г.Джиоев, Т.В.Молдован, Ж.К.Албегова,
ПРАКТИКУМ
по
Нормальной физиологии
ПЕДИАТРИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Часть 1. Третий семестр
Владикавказ
2012
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Северо-Осетинская государственная медицинская академия»
Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации
В.Б.Брин, Н.В.Боциева, И.Г.Джиоев, Т.В.Молдован, Ж.К.Албегова,
ПРАКТИКУМ
по
Нормальной физиологии
(для студентов, обучающихся по специальности «Педиатрия»
в 3-ем семестре)
Владикавказ
2012
В.Б.Брин, Н.В.Боциева, И.Г.Джиоев, Т.В.Молдован, Ж.К.Албегова, Практикум по нормальной физиологии. Под ред. проф. В.Б.Брина. Владикавказ. 2012. 72 с.
Практикум по нормальной физиологии представляет собой переработанное издание 2001 года, составлен в соответствии с «Примерной программой по нормальной физиологии» ФГОС 3-го поколения. Практикум предназначен для практических занятий по курсу нормальной физиологии, преподаваемому на педиатрическом факультете в III семестрах учебного года. Все разделы и занятия составлены по единой методической схеме, включающей обязательный тестовый контроль знаний студентов. Кроме приводимых в настоящих указаниях тестовых заданий, приводятся ссылки на сборник тестовых заданий, изданный кафедрой ранее.
Примерный хронометраж двухчасовых занятий:
Тестовый исходный контроль – 10 мин.
Опрос и рассмотрение основных вопросов темы – 30 мин.
Проверка и разбор заданий самостоятельной работы - 10
Просмотр видеопрактикума или выполнение экспериментов – 30 мин.
Тестовый контроль итогового уровня – 10 мин
В конце каждого раздела приводится список дополнительной литературы. Основной литературой, рекомендуемой студентам для освоения курса дисциплины, являются:
Брин В.Б. с соавт. Нормальная физиология человека. Учебник для медвузов. Под ред. Б.И .Ткаченко. М. «Медицина», 2005
Брин В.БЬ. с соавт. Физиология человека. Compendium/Под ред. Б.И.Ткаченко. Учебник. М. «Гэотар-Медиа», 2009.
Физиология человека. Учебник для медвузов под ред. В.М.Покровского и Г.Ф.Коротько. М.Медицина, 2011. В.Б.Брин в соавт.
Брин В.Б. с соавт. Контрольные вопросы по курсу нормальной физиологии. Учебное пособие. Владикавказ, ИПП им. В. Гассиева, 2006.
Брин В.Б. Избранные лекции по нормальной физиологии. Часть 1. Владикавказ, ИПО СОИГСИ, 2009.
Брин В.Б. Избранные лекции по нормальной физиологии. Часть 2. ИПО СОИГСИ, Владикавказ, 2011.
Коллектив кафедры надеется, что предлагаемый практикум поможет студентам в усвоении практических навыков и теоретических вопросов курса нормальной физиологии.
Раздел: общая физиология. Физиология возбудимых тканей Занятие № 1
ТЕМА: ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ.
УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:
Студент должен знать: цели, задачи и методы физиологии; значение физиологии для медицины; структуру нормальной физиологии; понятия «физиологическая функция», «физиологическая система», «функциональная система», «физиологическая норма», «физиологическая регуляция», «гомеостазис».
Студент должен уметь: приготовить препарат «реоскопическая лапка», нервно-мышечный препарат.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Что такое физиология?
2. Что такое метод, методика?
3. Методы физиологии.
4. Что такое функция?
5. Что такое система в физиологии?
6. Типы систем.
7. Что такое физиологическая регуляция?
8. Что такое гомеостазис?
9. Что такое физиологическая норма?
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
1. Понятие о физиологии, ее цели и задачи. Структура физиологии, как науки.
2. Основные физиологические понятия: функция, система, норма, регуляция, гомеостазис.
3. Понятие о физиологической системе и функциональной системе.
4. Принципы проведения физиологического исследования. Методы и методики, используемые в физиологии.
ПРОФИЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА:
1. Теория системогенеза и гетерохронии роста и ее значение для возрастной физиологии.
2. Возрастная физиология как одна из основ педиатрии. Возрастные периоды развития организма ребенка.
ВИДЕОДЕМОНСТРАЦИЯ ОПЫТА № 1. Приготовление нервно-мышечного препарата
Цель опыта: ознакомиться с методом обездвиживания лягушки и приготовлением нервно-мышечного препарата «седалищный нерв – икроножная мышца»
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ:
1. Основные этапы развития физиологии. Значение работ У. Гарвея, К. Бернара, К. Людвига, Г. Гельмгольца, А.М. Сеченова, Ч. Шеррингтона, И. П. Павлова для формирования физиологии как экспериментальной науки.
2. Выдающиеся отечественные физиологи (Ф. В. Овсянников, Н. А. Миславский, В. Я. Данилевский, В. Ю. Чаговец, А. И. Бабухин, А. И. Басов, В. М. Бехтерев, Н. Е. Введенский, А. А. Ухтомский, А. А. Кулябко, А. Ф. Самойлов, Б. Ф. Вериго, М. Н. Шатерников, Л. А. Орбели, И. П. Разенков,И. С. Беритов, К. М. Быков, П. К. Анохин, Д. С. Воронцов, В. В. Парин и др.), их вклад в развитие физиологических наук.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Какие цели преследует физиологический эксперимент?
2. Отличается ли аналоговая физиологическая модель от оригинала?
3. Возможен ли физиологический эксперимент на человеке?
4. При недостатке кислорода (гипоксии) у взрослого человека происходит учащение сердечного ритма, а у плода – урежение его. Хорошо это или плохо в каждом случае?
5. Какие системы формируются и созревают в онтогенезе раньше?
Занятие № 2.
ТЕМА: ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ.
УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:
Студент должен знать: строение и свойства клеточных мембран; ионный механизм формирования потенциала покоя и потенциала действия; роль натрий-калиевого насоса; современные представления об ионных каналах мембран, их активации и инактивации.
Студент должен уметь: нарисовать и объяснить график потенциала действия.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Строение клеточной мембраны.
2. Типы ионных каналов.
3. От чего зависит проницаемость веществ через биологическую мембрану?
4. Что такое активация, деактивация, инактивация натриевых каналов?
5. Почему проницаемость биомембраны для ионов К выше, чем для ионов Na?
6. Что такое поляризация?
7. Что такое деполяризация?
8. Что такое реполяризация?
9. Что такое инверсия потенциала действия?
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
1. Роль концентрационных градиентов и избирательной проницаемости клеточной мембраны в формировании разницы электрических потенциалов по разные стороны мембраны.
2. Потенциал покоя и механизм его формирования. Калиевый равновесный потенциал.
3. Ионные механизмы потенциала действия. Фазы потенциала действия.
ПРОФИЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА:
1. Возрастные особенности мембранного потенциала покоя и потенциала действия у детей.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ.
ВИДЕОДЕМОНСТРАЦИЯ ОПЫТОВ: Опыты Гальвани, Маттеучи, Келликера и Мюллера.
Цель опытов: ознакомиться с воспроизведением классических экспериментов, положивших начало изучению электрических процессов в организме.
1. 1-й опыт Гальвани (сокращение с металлом).
Разрушить у лягушки головной мозг, перерезать пополам позвоночник, снять кожу с задних лапок, очистить их от внутренностей и повесить на медную проволоку, соединенную с цинковой пластинкой, подведя ее под оба сплетения седалищного нерва. При каждом прикосновении лапок лягушки к цинку происходит сокращение.
2. 2-й опыт Гальвани (сокращение без металла).
Готовят реоскопическую лапку с седалищным нервом, отрезанным от позвоночника. Если взять нерв стеклянным крючком и набросить его на на мышцу голени, то часто в этот момент можно получить сокращение мышцы. Опыт удается тем вернее, чем грубее отпрепарирована мышца. Опыт можно провести, сделав свежий надрез на икроножной мышце и накинув на него нерв. При этом следят, чтобы он одновременно коснулся поврежденного и неповрежденного участков мышцы.
3. Опыт Маттеучи (вторичный тетанус).
Готовят два препарата задних лапок лягушки. Седалищные нервы в обоих случаях выделяют стеклянными крючками от позвоночника до суставов. В одном случае нерв отсекают, а в другом берут с участком позвоночника. Мышцы бедра удаляют, а обе лапки за бедренную кость укрепляют в держателях. Нерв одного препарата (с участком позвоночника) помещают на электроды, а нерв другого располагают вдоль икроножной мышцы первого. Вызывая ритмическими раздражениями нерва сокращения мышц первого препарата, наблюдают за сокращением мышц второго.
4. Опыт Келликера и Мюллера.
Из грудной полости лягушки извлекают работающее сердце и помещают его в чашку Петри. Рядом располагают нервно-мышечный препарат таким образом, чтобы нерв был накинут на поверхность сердца. Наблюдают сокращения мышц бедра в такт сокращениям сердца.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ
1. История дискуссии между Гальвани и Вольта о природе наблюдаемых электрических явлений в мышцах лягушки.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Что произойдет с мембранным потенциалом покоя, если:
а) внеклеточную концентрацию натрия снизить до значения внутриклеточной?
б) внутриклеточную концентрацию калия уменьшить до значения внеклеточной концентрации?
в) сменить внутриклеточную концентрацию калия на внеклеточную, а внеклеточную на внутриклеточную?
2. Тетродотоксин – яд, избирательно блокирующий натриевые каналы. Что произойдет с потенциалом действия при обработке нервного волокна этим препаратом?
3. Как изменится потенциал действия при обработке нервного волокна тетраэтиламмонием (ядом, избирательно блокирующим калиевые каналы)?
4. Что произойдет с мембранным потенциалом при применении цианидов (вещества, угнетающие клеточное дыхание и синтез АТФ)?
Из раздела «Общая физиология возбудимых тканей» сборника «Контрольные вопросы по курсу нормальной физиологии» задачи №№ 1-51.
Занятие № 3.
ТЕМА: ЗАКОНЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ (1).
УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:
Студент должен знать: определение и смысл понятий рефрактерности, возбудимости, лабильности, проводимости; ионные механизмы локального ответа, закона «все или ничего», лабильности, потенциала действия.
Студент должен уметь: анализировать возбудимость ткани по порогам раздражения; показать на графике соответствие фаз потенциала действия фазам возбудимости.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Что такое раздражитель?
2. Что такое раздражимость?
3. В чем различие между раздражимостью и возбудимостью?
4. Классификация раздражителей.
5. Что такое адекватность раздражителя?
6. Как отличается реакция ткани при действии адекватного и неадекватного раздражителей?
7. Почему в физиологических опытах чаще используют раздражение электрическим током?
8. Какие характеристики раздражения током можно менять?
9. Какие факторы определяют величину порога возбуждения?
10. Отличаются ли ткани по возбудимости?
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
1. Явление раздражимости. Раздражители и их виды. Локальный ответ и его ионный механизм.
2. Порог раздражения. Критический уровень деполяризации. Закон «все или ничего».
3. Возбудимость. Соотношение фаз возбудимости с фазами потенциала действия.
Рефрактерность.
4. Проведение возбуждения.
5. Лабильность, ее ионный механизм.
ПРОФИЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА:
1. Особенности и свойства возбудимых тканей в различные возрастные периоды у детей.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ.
ВИДЕОДЕМОНСТРАЦИЯ: Определение порога раздражения для мышцы и нерва.
Цель опыта: научиться определять порог раздражения ткани. Продемонстрировать разную возбудимость мышцы и нерва.
Порядок проведения работы.
Нервно-мышечный препарат из лапки лягушки закрепить в штативе так, чтобы с нервом контактировали электроды от стимулятора.
2. Установив переключатель «частота» стимулятора в крайнее левое положение, постепенно увеличивать амплитуду импульса до тех пор, пока не произойдет сокращение лапки. Положение ручки «амплитуда» показывает величину порога для данной частоты раздражения.
3. Определить величину порога раздражения для других частот.
4. Повторить эксперимент, наложив электроды непосредственно на мышцу.
5. Результаты оформить в виде графика и объяснить.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ:
1. Жизнь как результат обмена организма с внешней средой информацией, веществом и энергией.
2. Особенности и свойства возбудимых тканей в пожилом и старческом возрасте.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Пороги раздражения нерва и мышцы относятся как 1:3. В каком отношении друг к другу находится возбудимость этих тканей.
2. Критический уровень деполяризации нерва равен 60 мВ, пороговый потенциал 15 мВ. Чему равен потенциал покоя нерва?
3. Какими данными нужно располагать, чтобы сделать заключение об уровне лабильности возбудимых тканей?
4. Как изменится возбудимость ткани, если потенциал покоя возрос на 20%, а критический уровень деполяризации на 30%. Исходные значения: Е = 90 мВ, Ек = 60 мВ.
5. Ацетилхолин, действуя на клетку, повышает проницаемость мембраны для ионов калия. Как и почему под влиянием ацетилхолина изменится возбудимость клетки?
6. У одной ткани абсолютная рефрактерная фаза равна 1 миллисекунде (мсек), относительная
рефрактерная фаза – 3 мсек, для другой ткани, соответственно – 3 мсек и 8 мсек. Рассчитайте лабильность этих тканей.
7. В результате развития утомления объекта его предельный ритм возбуждения снизился в 2 раза. Как изменится при этом длительность абсолютной рефрактерной фазы?
Из раздела «Общая физиология» сборника «Контрольные вопросы по курсу нормальной физиологии» задачи №№ 52, 72-79.
Занятие № 4.
ТЕМА: ЗАКОНЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ (2).
УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:
Студент должен знать: основные законы влияния постоянного тока на возбудимые ткани.
Студент должен уметь: объяснить механизм влияния постоянного электрического тока на мембрану клетки и возбудимые ткани; нарисовать и объяснить график зависимости «сила-длительность»; нарисовать и объяснить разновидности кривых аккомодации тканей.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Что такое катэлектротон?
2. Что такое анэлектротон?
3. Что такое реобаза?
4. Что такое полезное время раздражителя?
5. Что такое хронаксия?
6. Применение хронаксиметрии.
7. Что отражает кривая Гоорвега – Вейса (кривая «сила – длительность»)?
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
1. Полярные законы.
2. Электротон. Катодическая депрессия Вериго.
3. Закон «сила – длительность».
4. Зависимость порога возбуждения от крутизны нарастания силы стимула (аккомодация).
ПРОФИЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА:
1. Особенности хронаксии возбудимых тканей в раннем постнатальном периоде.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ.
ВИДЕОДЕМОНСТРАЦИЯ опытов с воспроизведением основных законов.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ:
1. Использование постоянного тока в физиотерапии.
2. Особенности хронаксии возбудимых тканей в пожилом и старческом возрасте.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Чему будет равна лабильность тканей, если фаза абсолютной рефрактерности равна 10 мсек.
2. Почему клетка не отвечает на раздражители очень малой длительности и сколь угодно большой величины?
3. Почему клетка не возбуждается при воздействии очень слабых раздражителей, сколько бы времени они не действовали?
4. Нерв между раздражающими электродами перерезан. При действии тока мышца данного препарат сократилась лишь в момент замыкания цепи. Какой электрод расположен ближе к мышце?
5. Порог раздражения мышцы составляет 0,1 мА. Почему и при каких условиях мышца не будет сокращаться при раздражении ее током 0,2 мА.
6. Нормальные величины хронаксии 1,6 мсек для мышцы тела и 3,2 мсек для трехглавой мышцы плеча. У испытуемого эти показатели составляют соответственно 2 и 4 мсек. О чем это может свидетельствовать?
7. Будет ли отличаться хронаксия мышц сгибателей правой и левой кисти?
Из раздела «Общая физиология» сборника «Контрольные вопросы по курсу нормальной физиологии» задачи №№ 55-71.
Занятие № 5.
ТЕМА: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЫШЕЧНОГО ВОЛОКНА. ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО СИНАПСА. ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЫ.
УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:
Студент должен знать: механизм сокращения мышцы; фазы одиночного мышечного сокращения; роль ионов Са и АТФ в возникновении гладкого и зубчатого тетануса, контрактуры; строение нервно-мышечного синапса; происхождение ПКП (потенциала концевой пластинки); причины возникновения утомления в нервно-мышечном препарате; механизм, пути блокирования и точки приложения блокады нервно-мышечной передачи; механизм действия деполяризующих и недеполяризующих миорелаксантов; определение нейро-моторной единицы, определение силы и работы мышц; закон средних нагрузок; причины утомления мышц, виды сокращения мышц;
Студент должен уметь: нарисовать строение миофибрилл; изобразить графически гладкий и зубчатый тетанус, схематически изобразить нервно-мышечный синапс; объяснить разницу в действии деполяризующих и недеполяризующих релаксантов; схематически изобразить нейро-моторную единицу.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:
1. Какие белки входят в состав мышц?
2. Какая теория объясняет механизм мышечного сокращения?
3. Какова роль Са в сокращении мышц?
4. От чего зависит сила одиночного мышечного сокращения;
5. Какова роль АТФ и АТФаз в сокращении мышц?
6. Что такое гладкий и зубчатый тетанус?
7. Что такое оптимум и пессимум Введенского?
8. Что такое нервно-мышечный синапс?
9. Какова функциональная роль нервно-мышечного синапса?
10. Какие медиаторы выделяются в синаптическую щель?
11. Как влияет медиатор на постсинаптическую мембрану?
12. Как действует холинэстераза на передачу возбуждения в синапсе?
13. В каком из звеньев нервно-мышечного препарата прежде всего возникает утомление?
14 Назовите виды мышц по их строению.
15. Что такое анатомическое и физиологическое сечение мышцы?
16. Что такое изометрическое сокращение мышц?
17. Что такое изотоническое сокращение мышц?
18. Что такое сила мышцы и работа мышцы?
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
1. Структура поперечно-полосатой мышцы.
2. Механизм сокращения мышцы.
3. Зависимость возбуждения мышцы от частоты раздражения: кривая одиночного сокращения, гладкий и зубчатый тетанус, оптимум и пессимум Введенского.
4. Гладкие мышцы, их свойства, механизм сокращения.
5. Устройство нервно-мышечного синапса.
6. Механизм передачи возбуждения в нервно-мышечном синапсе.
7. Механизмы блокирования нервно-мышечной передачи.
8. Виды и режимы сокращения скелетных мышц.
9. Сила и работа мышц. Эргография. Закон средних нагрузок.
10. Утомление. Его причины и проявления.
ПРОФИЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА:
1. Изменение структуры и функции мышц у детей с возрастом.
2. Особенности нервно-мышечной передачи в разные возрастные периоды у детей.
3. Сила и работа мышц и их развитие в онтогенезе.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ.
ВИДЕОДЕМОНСТРАЦИЯ ФИЛЬМОВ ПО ФИЗИОЛОГИИ МЫШЦ
Опыт . Зависимость утомления мышц от кровоснабжения.
Цель опыта: наблюдать изменение скорости утомления мышцы в условиях нарушения ее кровоснабжения.
Порядок проведения работы.
Надеть на локоть правой руки испытуемого манжету тонометра. Испытуемый, положив ладонь на стол, надевает на указательный палец веревочную петлю, перекинутую через блок. К другому концу петли прикреплена гирька весом 50 г. Не накачивая манжету, испытуемый пальцем, с помощью веревочной петли поднимает и опускает гирьку до тех пор, пока у него не разовьется утомление. После отдыха то же самое упражнение повторить с накачанной манжетой. Сравнить количество подъемов гирьки в обоих экспериментах. Объяснить полученный результат.