13. Работа мышц. Зависимость работы мышц от величины нагрузки.

При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу.

Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу.

Работа мышцы, при которой происходит перемещение  груза и костей в суставах называется динамической.

Работа (W) может быть определена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h)

W= P·h Дж (кг/м, г/см)

Установлено, что величина работы зависит от величины нагрузки. Зависимость работы от величины нагрузки выражается законом средних нагрузок: наибольшая работа производится мышцей при умеренных (средних) нагрузках.

Максимальная работа мышцами выполняется и при среднем ритме сокращения (закон средних скоростей).

Мощность мышцы определяется как величина работы в единицу времени. Она достигает максимума у всех типов мышц так же при средних нагрузках и при среднем ритме сокращения. Наибольшая мощность у быстрых мышц.( закон средних нагрузок)

14. Утомление мышц. Причина утомления изолированной мышцы. Причина утомления мышц в целостном организме.

Утомление - временное снижение или потеря работоспособности отдельной клетки, ткани, органа или организма в целом, наступающее после нагрузок (деятельности).

Утомление мышц происходит при их длительном сокращении (работе) и имеет определенное биологическое значение, сигнализируя о истощении (частичном) энергетических ресурсов.

При утомлении понижаются функциональные свойства мышцы: возбудимость, лабильность и сократимость.

Причины изменений остаются недостаточно ясными. Основными из них являются, видимо, истощение непосредственного источника энергии – АТФ, снижение запасов гликогена, недостаток кислорода и накопление продуктов обмена (молочной и фосфорной кислот).

В естественных условиях утомление двигательного аппарата организма в целом является многофакторным процессом. При этом сохраняется нормальное кровоснабжение мышц, т.е. постоянно проводятся энергетические субстраты и кислород, удаляются продукты обмена.

15. Основные физиологические особенности гладких мышц. Примеры, демонстрирующие эти свойства.

Физиологические свойства гладких мышц обусловлены особенностями их микроструктуры, иннервации, кровоснабжения, а также характером обменных процессов в миоцитах.

Гладкая мускулатура находится во внутренних органах, в сосудах и коже. В отличие от поперечно - полосатых они сокращаются медленно.

Возбуждение в гладкой мышце проводится очень медленно и передается от одного гладкого волокна к другому.

Важным свойством гладкой мышцы является ее большая пластичность, т.е. способность сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения. Благодаря пластичности гладких мышц стенок полых органов, например, мочевого пузыря, давление внутри него относительно мало изменяется при разной степени его наполнение. Гладкие мышцы способны длительное время находиться в тоническом состоянии, особенно это проявляется в сфинктерах желудка, желчного пузыря, матки и других органов. Многие гладкие мышцы обладают автоматизмом, т.е. способностью сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в самих мышечных волокнах.

№16

Простейшие одноклеточные организмы не имеют нервной системы, регуляция жизнедеятельности у них происходит только за счёт гуморальных механизмов. Нервная система, появившаяся у многоклеточных организмов, позволяет управлять системами организма более дифференцированно и с меньшими потерями времени на проведение командного сигнала (стимула).

I этап – образование диффузной (сетевидной) нервной системы. (Кишечнополостные, например, гидра). Все нейроны мультиполярные и объединяются за счёт своих отростков в единую сеть.

II этап – формирование узловой нервной системы. Специализация нейронов и их сближение с образованием нервных узлов – центров. Отростки этих нейронов образовали нервы, идущие к рабочим органам.

Образование радиальной (несимметричной) нервной системы (иглокожие, моллюски) и лестничной (симметричной) системы (например, плоские и круглые черви).

III этапом является образование трубчатой нервной системы. Такая ЦНС впервые возникла у хордовых (ланцетник) в виде метамерной нервной трубки с отходящими от неё сегментарными нервами ко всем сегментам туловища – туловищный мозг.

IV этап связан с образованием головного мозга. Обособление переднего отдела нервной трубки, что первоначально обусловлено развитием анализаторов, и приспособлением к разнообразным условиям обитания.

На первом этапе цефализации из переднего отдела нервной трубки формируются три первичных пузыря.

Развитие заднего пузыря (первичный задний, или ромбовидный мозг) происходит у низших рыб в связи с совершенствованием слухового и вестибулярного анализаторов. На этом этапе эволюции наиболее развит задний мозг, в нём же закладываются и центры управления растительной жизнью, контролирующие важнейшие системы жизнеобеспечения организма – дыхательную, пищеварительную и систему кровообращения.

Задний мозг по мере развития делится на собственно задний мозг, состоящий из моста и мозжечка, и продолговатый мозг, являющийся переходным между головным и спинным мозгом.

На втором этапе цефализации произошло развитие второго первичного пузыря под влиянием формирующегося здесь зрительного анализатора; этот этап также начался ещё у рыб.

На третьем этапе цефализации формировался передний мозг, который впервые появился у амфибий и рептилий. Это было связано с выходом животных из водной среды в воздушную и усиленным развитием обонятельного анализатора, необходимого для обнаружения находящихся на расстоянии добычи и хищников. В последующем передний мозг разделился на промежуточный и конечный мозг. Таламус (таламус — область головного мозга, отвечающая за перераспределение информации от органов чувств, за исключением обоняния, к коре головного мозга) интегрирует и координирует сенсорные функции организма, базальные ганглии конечного мозга стали отвечать за автоматизмы и инстинкты, а кора конечного мозга, сформировавшаяся изначально как часть обонятельного анализатора, со временем стала высшим интегративным центром, формирующим поведение на основе приобретённого опыта.

V этап эволюции нервной системы – кортиколизация функций . Полушария большого мозга, возникшие у рыб в виде парных боковых выростов переднего мозга, первоначально выполняли только обонятельную функцию. Кора, сформировавшаяся на этом этапе и выполняющая функцию переработки обонятельной информации, называется древней корой.

Начиная с амфибий, происходит образование базальных ганглиев (структур полосатого тела) и так называемой старой коры.

С образованием этой системы мозг приобретает новые функции – формирование эмоций и способность к примитивному научению на основе положительного или отрицательного подкрепления действий. Эмоции и ассоциативное научение значительно усложнили поведение млекопитающих и расширили их адаптационные возможности.

Дальнейшее совершенствование сложных форм поведения связано с формированием новой коры. Нейроны новой коры впервые появляются у высших рептилий, однако, сильнее всего неокортекс развит у млекопитающих. У высших млекопитающих неокортекс покрывает увеличившиеся большие полушария, оттесняя вниз и медиально структуры древней и старой коры. Неокортекс становится центром обучения, памяти и интеллекта, может контролировать функции других отделов мозга, влияя на реализацию эмоциональных и инстинктивных форм поведения.

Структурно функциональной единицей нервной системы является нервная клетка, или нейрон. Всю нервную систему можно представить как взаимосвязанную и взаимодействующую сеть из нескольких триллионов нервных клеток.

По своей функциональной значимости в составе рефлекторной дуги различают три вида нейронов:

Рецепторные (чувствительные, афферентные), имеющие чувствительные нервные окончания, которые способны воспринимать раздражения из внешней или внутренней среды;

Эффекторные (эфферентные), окончания аксонов которых передают нервный сигнал на рабочий орган;

Ассоциативные (вставочные, центральные), являющиеся промежуточными в составе рефлекторной дуги и передающие информацию с чувствительного нейрона на эффекторные.

Вопрос 17 Синапсы в ЦНС, механизм передачи возбуждения в нервных синапсах. Синапсами называются контакты нейронов с другими нервными клетками или рабочими органами. Аксон каждого нейрона, подходя к другим нервным клеткам, ветвится и образует многочисленные окончания на телах, дендритах и аксонах этих клеток. СИНАПСЫ В ЦНС!! Синапс адренергический - синапс, медиатором в котором является норадреналин. Различают a1-, b1-, и b2 - адренергический синапсы. Они образуют нейроорганные синапсы симпатической нервной системы и синапсы ЦНС. Возбуждение a- адренореактивных синапсов вызывает сужение сосудов, сокращение матки; b1- адренореактивных синапсов - усиление работы сердца; b2 - адренореактивных - расширение бронхов.

Синапс холинергический - медиатором в нем является ацетилхолин. Они делятся на синапсы н-холинергические и м-холинергические.

В м-холинергическом синапсе постсинаптическая мембрана чувствительна к мускарину. Эти синапсы образуют нейроорганные синапсы парасимпатической системы и синапсы ЦНС.

В н-холинергическом синапсе постсинаптическая мембрана чувствительна к никотину. Этот вид синапсов образуют нервно-мышечные синапсы соматической нервной системы, ганглионарные синапсы, синапсы симпатической и парасимпатической нервной системы, синапсы ЦНС.

Синапс химический - в нем возбуждение от пре- к постсинаптической мембране передается с помощью медиатора. Передача возбуждения через синапс химический отличается большей специализированностью, чем через синапс электрический.

Синапс электрический - в нем возбуждение от пре- к постсинаптической мембране передается электрическим путем, т.е. потенциал действия достигает пресинаптического окончания и далее распространяется по межклеточным каналам, вызывая деполяризацию постсинаптической мембраны. В электрическом синапсе медиатор не вырабатывается, синаптическая щель мала и в ней имеются белковые мостики-каналы, по которым движутся ионы и небольшие молекулы. Это способствует низкому сопротивлению постсинаптической мембраны. Этот вид синапсов встречается значительно реже, чем химические и отличаются от них большей скоростью передачи возбуждения, высокой надежностью, возможностью двухстороннего проведения возбуждения.

Синапс возбуждающий - синапс, в котором возбуждается постсинаптическая мембрана; в ней возникает возбуждающий постсинаптический потенциал и пришедшее к синапсу возбуждение распространяется дальше.

Синапс тормозной - 1. Синапс, на постсинаптической мембране которого возникает тормозной постсинаптический потенциал, и пришедшее к синапсу возбуждение не распространяется дальше; 2. возбуждающий аксо- аксональный синапс, вызывающий пресинаптическое торможение.

Синапс межнейронный - синапс между двумя нейронами. Различают аксо-аксональные, аксо-соматические, аксо-дендрические и дендро-дендрические синапсы.

Синапс нервно-мышечный - синапс между аксоном мотонейрона и мышечным волокном.

Этапы синаптической передачи Синаптическая передача (также называемая нейропередача) — электрические движения в синапсах, вызванные распространением нервных импульсов. Каждая нервная клетка получает нейромедиатор из пресинаптического нейрона или из терминального окончания или из постсинаптического нейрона или дендрида вторичного нейрона и посылает его обратно нескольким нейронам, которые повторяют данный процесс, таким образом, распространяя волну импульсов до тех пор, пока импульс не достигнет определенного органа или специфической группы нейронов.

1. Молекулы нейромедиатора поступают в мембранные синаптические пузырьки, располагающиеся в пресинаптической терминали и концентрирующиеся в активных зонах пресинаптической мембраны.

2. Приходящий по аксону ПД(потенциал действия) деполяризует пресинаптическую мембрану.

3. Вследствие деполяризации открываются потенциалозависимые Са2+‑каналы, и Са2+ поступает в терминаль.

4. Увеличение внутриклеточного [Са2+] запускает слияние синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной и выброс нейромедиатора в синаптическую щель.

5. Кванты нейромедиатора, поступившие в синаптическую щель, диффундируют в ней. Часть молекул нейромедиатора связывается со специфичными для них рецепторами постсинаптической мембраны.

6. Связавшие нейромедиатор рецепторы активированы, что приводит к изменению поляризации постсинаптической мембраны либо прямо (поступление ионов через ионотропные рецепторы) либо опосредованно — активация ионных каналов через систему G‑белка (метаботропные рецепторы).

7. Инактивация нейромедиаторов происходит либо путём их ферментной деградации, либо молекулы нейромедиатора захватываются клетками.

Вопрос №18

Рефлекторная деятельность нервной системы. Классификация рефлексов.

В основе деятельности ЦНС лежит рефлекторный принцип.

Рефлекс - это элементарный акт нервной деятельности, адекватную, стереотипную реакцию организма на изменения, происходящие в нём самом или в окружающей его среде.

Путь движения возбудительного процесса при осуществлении рефлекса называется рефлекторной дугой. Дуга включает цепь нейронов разного функционального значения - афферентных, вставочных, эфферентных. Элементами рефлекторной дуги являются периферический рецептор, афферентные пути, группа центральных нейронов, эфферентные пути и эффектор.

Большинство вставочных и двигательных нейронов могут входить в состав разных рефлекторных дуг, взаимодействующих между собой.

Любые рецепторы могут быть начальным звеном рефлекса, поэтому волокна рецепторных нейронов служат афферентным путём данной рефлекторной дуги.

Совокупность рецепторов, раздражение которых вызывает определённый рефлекс, называется рецептивным полем рефлекса.

Центральные нейроны (их обычно несколько) располагаются в ЦНС, иногда в разных её этажах. Часть поступающих в ЦНС афферентных импульсов переключается на нейроны восходящих трактов и отражается в сознании.

Эфферентный путь составляют либо аксоны двигательных нейронов, либо постганглионарные волокна вегетативной нервной системы. Эффекторами могут быть скелетные мышцы, гладкие мышцы, сердце, железы.

Классификация рефлексов

• По происхождению: условные, безусловные.

• По расположению рецепторов: экстероцептивные (температурные, тактильные, вкусовые, кожные, зрительные, слуховые, обонятельные), интероцептивные (с рецепторов внутренних органов: сосудистые, интеральные) и проприоцептивные (с рецепторов мышц, сухожилий, суставов).

• По характеру ответной реакции: двигательные, секреторные, сосудистые.

• По биологическому значению: оборонительные, пищевые, половые, ориентировочные, локомоторные и др.

• По расположению центральных структур: спинномозговые (двигательные), бульбарные (глотательные, дыхательные, слюноотделительные), мезэнцефальные (ориентировочные, зрительные, слуховые), диэнцефальные (защитные, пищевые, половые), кортикальные.