1. 2. Физиология нервов, синапсов и рецепторов
(одно занятие)
1.Каковы функции основных структурных элементов нервного волокна: миелиновой оболочки, мембраны осевого цилиндра, нейрофибрилл?
Миелиновая оболочка является электрическим изолятором, выполняет трофическую и опорную функции. Мембрана осевого цилиндра обеспечивает формирование потенциала покоя, играет основную роль в проведении возбуждения. Нейрофибриллы транспортируют вещества.
2.Что такое перехваты Ранвье миелинизированного нервного волокна? Назовите физиологические свойства нервного волокна и его функции.
Участки мембраны осевого цилиндра, без миелина. Свойства: возбудимость и проводимость. Функции: проведение возбуждения и транспорт веществ.
3.Каков механизм распространения возбуждения по нервному волокну? Какова роль перехватов Ранвье в проведении возбуждения по миелинизированному нервному волокну?
Возникновение местных ионных токов между возбужденным и невозбужденным участками нервного волокна. Только в перехватах Ранвье возникает потенциал действия (сальтаторное проведение возбуждения).
4.Что понимают под сальтаторным проведением возбуждения? В каких нервных волокнах встречается сальтаторное, в каких – непрерывное проведение нервного импульса?
Скачкообразное распространение ("перепрыгивание") нервного импульса от одного перехвата Ранвье к другому. В мякотных и безмякотных, соответственно.
5.Что такое фактор надежности в проведении возбуждения по нервному волокну? Приведите его математическое выражение.
Это коэффициент, показывающий во сколько раз потенциал действия больше порогового потенциала данного волокна. f = Vпд/V, где Vпд – амплитуда потенциала действия, V – величина порогового потенциала.
6.В чем преимущество скачкообразного распространения возбуждения над непрерывным его проведением вдоль мембраны волокна?
В более высокой скорости проведения возбуждения и меньшем расходе энергии, т.е. оно более экономично.
7.Почему при скачкообразном распространении возбуждения энергии расходуется меньше, чем при непрерывном вдоль мембраны нервного волокна?
Потому, что при скачкообразном распространении возбуждения перемещение ионов через мембрану происходит только в области перехватов Ранвье, где возникает ПД, поэтому энергии на обеспечение работы ионной помпы расходуется мало.
8.Перечислите закономерности проведения возбуждения по нервному волокну.
Двустороннее, изолированное, бездекрементное проведение, практическая неутомляемость нерва, большая скорость проведения и высокая лабильность (по сравнению с другими возбудимыми структурами).
9.Какими воздействиями в эксперименте можно блокировать проведение возбуждения по нерву, не перерезая его?
Охлаждением, анестезирующими фармакологическими препаратами (например, новокаином), перевязкой, действием анода постоянного тока.
10.Как доказать двустороннее проведение возбуждения по нервному волокну?
В опыте с раздражением одного из участков нерва и отведением потенциалов по обе стороны от места раздражения.
11.Почему проведение возбуждения в нервном волокне является бездекрементным?
Потому что в каждом участке нервного волокна возникает потенциал действия по закону "все или ничего".
12.В чем физиологическое значение изолированного проведения возбуждения по нервному волокну?
В обеспечении тонкой локализации чувствительности и точности управления функцией любого органа.
13.Как доказать изолированное проведение возбуждения по нервному волокну?
При раздражении переднего корешка спинного мозга возникают сокращения только тех групп мышечных волокон, которые он иннервирует; в эксперименте с отведением потенциалов от различных волокон нервного ствола: возбуждение регистрируется только в раздражаемых нервных волокнах.
14.Какие структурно-функциональные особенности мякотных и безмякотных нервных волокон влияют на скорость проведения возбуждения по ним?
Амплитуда потенциала действия и диаметр нервного волокна. Для мякотных волокон, кроме того – расстояние между перехватами Ранвье, которое пропорционально диаметру волокна (чем толще волокно, тем больше расстояние между перехватами).
15.Почему большая амплитуда потенциала действия и большая его крутизна увеличивают скорость проведения возбуждения по нервному волокну?
При этом быстрее возникает возбуждение соседнего участка нервного волокна, что ускоряет проведение нервного импульса.
16.Почему увеличение диаметра нервного волокна ведет к увеличению скорости проведения возбуждения по нему?
В более толстом нервном волокне меньше сопротивление ионному току в аксоплазме.
17.Почему увеличение расстояния между перехватами Ранвье ведет к увеличению скорости проведения возбуждения по нервному волокну?
Потому, что время затрачивается на ионные токи только в области перехватов Ранвье, а потенциал действия за это время “перепрыгивает” на большее расстояние.
18.Опишите опыт по определению скорости проведения возбуждения по нерву и принцип расчета скорости.
С помощью раздражающих электродов возбуждают участок нерва и на некотором расстоянии от него регистрируют возбуждение с помощью отводящих электродов. Определив время прохождения нервного импульса между отводящими электродами и расстояние между ними, рассчитывают скорость.
19.Опишите опыт Н.Е.Введенского, доказывающий практическую неутомляемость нерва.
Непрерывно раздражают нерв нервно-мышечного препарата при блокаде проведения возбуждения между раздражающими электродами и мышцей, например, с помощью анода. В течение 9 – 12 час раздражение нерва (при периодическом временном снятии блока) сопровождается сокращением мышцы.
20.Какие нервные волокна (афферентные или эфферентные, вегетативные или соматические) относятся к группе А? Какова скорость проведения возбуждения по ним?
Афферентные и эфферентные волокна соматической нервной системы. 5 – 120 м/с.
21.Какие нервные волокна (афферентные или эфферентные, вегетативные или соматические) относятся к группе В? Какова скорость проведения по ним?
Преганглионарные волокна вегетативной нервной системы. 3 – 18 м/с.
22.Какие нервные волокна (афферентные или эфферентные, вегетативные или соматические)относятся к группе С? Какова скорость проведения возбуждения по ним?
Постганглионарные волокна вегетативной нервной системы, некоторые афферентные волокна соматической нервной системы и С-афференты вегетативной нервной системы. 0,5 – 3 м/с.
23.Перечислите структуры нервно-мышечного синапса (скелетная мышца). Что называют концевой пластинкой?
Пресинаптическая мембрана (нервное окончание), синаптическая щель, постсинаптическая мембрана – концевая пластинка (место контакта мембраны мышечной клетки с окончаниями двигательного нервного волокна).
24.Нарисуйте схему опыта, доказывающего наличие нервно-мышечного синапса (опыт с применением кураре). Дайте соответствующие пояснения.
А
– чашка Петри с раствором кураре; Б и В
– нервно-мышечные препараты;
1, 2, 3 – раздражающие электроды.
При раздражении 1 мышца не сокращается; в ответ на раздражение 2 и 3 мышца сокращается.
25.Перечислите последовательность процессов, ведущих к освобождению медиатора из пресинаптической мембраны в синаптическую щель при передаче возбуждения в синапсе.
Возбуждение пресинаптического окончания (ПД) – увеличение проницаемости пресинаптической мембраны для кальция – вход кальция в нервные окончания – освобождение медиатора в синаптическую щель.
26.Какой медиатор обеспечивает передачу возбуждения с нерва на скелетную мышцу? Перечислите основные этапы этого процесса.
Ацетилхолин (АХ). Действие АХ на концевую пластинку – взаимодействие с холинорецепторами постсинаптической мембраны – открытие хемочувствительных каналов для натрия и калия – деполяризация концевой пластинки (потенциал концевой пластинки) – развитие потенциала действия околосинаптической мембраны мышечного волокна.
27.Почему при действии ацетилхолина возникает потенциал (деполяризация) концевой пластинки, несмотря на то, что одновременно с поступлением натрия в клетку калий выходит из клетки?
Потому, что поток натрия внутрь клетки превышает поток калия из клетки, т. к. натрий внутрь движется согласно концентрационному и электрическому градиентам, а калий наружу – только согласно концентрационному и вопреки электрическому.
28. Локальным потенциалом или распространяющимся возбуждением является потенциал концевой пластинки? Перечислите процессы, ведущие к возбуждению мышечного волокна под влиянием этого потенциала?
Локальным потенциалом. Электротоническое распространение потенциала концевой пластинки на околосинаптическую мембрану мышечного волокна – увеличение ее проницаемости для натрия, деполяризация до критического уровня – возникновение потенциала действия.
29.Каково значение холинэстеразы в функционировании нервно-мышечного синапса?
Холинэстераза разрушает ацетилхолин и тем самым восстанавливает исходное функциональное состояние постсинаптической мембраны для восприятия очередной порции медиатора.
30.Какая особенность окончаний двигательных нервных волокон, иннервирующих скелетные мышцы, обеспечивает возможность возбуждения мышечного волокна под действием всего лишь одного импульса? Чему равен пороговый потенциал для возбуждения мышечного волокна?
Двигательное нервное окончание в области нервно-мышечного синапса ветвится, что ведет к увеличению числа импульсов, обеспечивая выделение многих квантов медиатора, в результате чего на концевой пластинке возникает суммированный потенциал, величина которого превышает пороговый потенциал мышечного волокна (20 – 30 мВ).
31.Что такое миниатюрные потенциалы концевой пластинки, каков механизм их возникновения?
Небольшие по величине потенциалы концевой пластинки, возникающие в состоянии физиологического покоя в ответ на спонтанное выделение отдельных квантов медиатора из пресинаптической мембраны.
32.Назовите особенности передачи возбуждения через нервно-мышечный синапс по сравнению с проведением возбуждения в нервном волокне.
Односторонняя и замедленная передача сигнала, низкая лабильность и быстрая утомляемость синапса, возбуждение легко блокируется специфическими препаратами.
33.Объясните причины одностороннего проведения возбуждения в нервно-мышечном синапсе.
К медиатору чувствительна только постсинаптическая мембрана и не чувствительна пресинаптическая, а постсинаптический потенциал не возбуждает пресинаптическое окончание из-за большого расстояния между пре- и постсинаптической мембранами.
34.Назовите виды возможных антидромных влияний в нервно-мышечном синапсе.
Механическое растяжение нервного волокна при сокращении мышечного волокна, в некоторых случаях – электрическое влияние.
35.Как и почему изменяется возбудимость нервного окончания в области нервно-мышечного соединения в результате антидромного механического влияния мышечного волокна?
Возбудимость повышается вследствие растяжения нервного окончания при сокращении мышечного волокна.
36.Какова причина возможных антидромных электрических влияний с мышечных волокон на моторное нервное окончание в области нервно-мышечного соединения, чем это может сопровождаться?
При синхронном разряде многих мотонейронов и, как следствие, одновременном возбуждении большого числа связанных с ними миоцитов, суммарная электрическая активность последних (составной ПД) может привести к появлению токов, достаточных по величине для неоднократного повторного антидромного возбуждения нервных окончаний и развитию повторных сокращений мышечных волокон – судорог.
37.Какие химические изменения в области нервно-мышечного синапса могут ухудшать его функцию при длительной его активации?
Накопление калия в области синапса, закисление среды.
38.Что называют синаптической задержкой, чем она объясняется?
Замедление скорости проведения возбуждения через синапс. Временем, необходимым для выделения медиатора, поступления его к постсинаптической мембране и возникновения потенциала концевой пластинки пороговой величины.
39.Нарисуйте схему опыта на нервно-мышечном препарате, позволяющего исследовать лабильность нерва, нервно-мышечного синапса и мышцы. Дайте соответствующие пояснения.
А
– нерв; Б – нервно-мышечный синапс; В –
мышца; 1 и 2 – раздражающие электроды; 3
и 4 – осциллографы. При раздражении 1
измеряют лабильность нерва и синапса;
при раздражении 2 – мышцы.
40.Чему равна лабильность нерва, нервно-мышечного синапса и мышцы?
500 – 1000 Гц, 200 – 300 Гц и 100 – 150 Гц соответственно.
41.В каком звене (нерв, нервно-мышечный синапс, мышечное волокно) в первую очередь развивается утомление при длительном раздражении нерва нервно-мышечного препарата? Как это доказать в эксперименте?
В нервно-мышечном синапсе. При длительном раздражении нерва нервно-мышечного препарата сокращение мышцы прекращается, однако непосредственное (прямое) раздражение мышцы продолжает вызывать сокращение.
42.Назовите причины ухудшения нервно-мышечной передачи при утомлении.
Уменьшение запасов медиатора, закисление среды и накопление ионов калия в области синапса.
43.В чем заключается трофическое влияние нерва на мышцу, осуществляемое через нервно-мышечный синапс?
Влияние на обмен веществ: из нервных окончаний выделяются вещества, которые стимулируют синтез белков, активируют ферменты, сохраняют стабильность структуры мышцы.
44.Какие вещества являются медиаторами в нервно-мышечных синапсах гладкой и поперечнополосатой мышц?
В нервно-мышечном синапсе гладкой мышцы – ацетилхолин и норадреналин, в скелетной мышце – только ацетилхолин.
45.Что такое сенсорный рецептор?
Это образование нервной системы, воспринимающее изменения внешней или внутренней среды организма.
46.Посредством какого универсального для всех сенсорных рецепторов процесса осуществляется восприятие раздражений?
Посредством преобразования энергии раздражения в нервный импульс.
47.На какие две группы делятся сенсорные рецепторы по скорости адаптации? Назовите рецепторы, относящиеся к каждой из них.
Медленно и быстро адаптирующиеся. Первые: проприорецепторы, вестибулорецепторы, барорецепторы сосудистых рефлексогенных зон, механорецепторы легких, болевые рецепторы. Остальные – быстро адаптирующиеся.
48.Что понимают под первичными и вторичными рецепторами?
Первичные рецепторы представляют собой окончание дендрита сенсорного нейрона; вторичные – специальные рецепторные клетки, синаптически связанные с окончанием дендрита сенсорного нейрона.
49.Какие из рецепторов(перечислите) относятся к вторичным, какие – к первичным рецепторам?
Вторичные рецепторы: вкусовые, фонорецепторы, фоторецепторы, вестибулорецепторы. Остальные – первичные.
50.Перечислите основные свойства рецепторов.
Высокая чувствительность к адекватному раздражителю, адаптация, спонтанная активность.
51.Что называют адаптацией рецепторов? Как изменяется частота импульсов в афферентном нервном волокне при адаптации рецептора?
Приспособление рецептора к длительно действующему раздражителю, выражающееся, как правило, в понижении возбудимости. Частота возникновения импульсов уменьшается вплоть до полного исчезновения.
52.Что такое функциональная мобильность рецепторов, каково происхождение этого явления?
Постоянно меняющееся число функционирующих рецепторов вследствие их взаимодействия и эфферентных влияний симпатической нервной системы.
53.Перечислите рецепторы, обладающие спонтанной активностью.
Проприо-, фото-, фоно-, термо-, вестибуло-, хеморецепторы каротидных клубочков.
54.Какое значение имеет спонтанная активность рецепторов?
Повышает возбудимость рецепторов, способствует поддержанию тонуса центральной нервной системы.
55.Назовите локальные потенциалы, возникающие при возбуждении первичных и вторичных рецепторов.
В первичных – рецепторный потенциал; во вторичных – рецепторный и генераторный потенциалы.
56.Локальным или распространяющимся является рецепторный потенциал, где он возникает, каково его значение?
Локальным. Возникает в первичном рецепторе или рецепторной клетке вторичного рецептора. В первом случае непосредственно ведет к развитию потенциала действия, во втором – генераторного потенциала.
57.Локальным или распространяющимся является генераторный потенциал, где он возникает, каково его значение?
Локальным. Возникает на постсинаптической мембране вторичного рецептора, генерирует потенциал действия в нервном волокне.
58.Перечислите последовательность процессов, приводящих к возникновению импульсного возбуждения в афферентном волокне при активации первичных и вторичных рецепторов.
В первичных рецепторах: рецепторный потенциал – потенциал действия в афферентном волокне. Во вторичных рецепторах: рецепторный потенциал – выделение медиатора – генераторный потенциал и потенциал действия в афферентном волокне.
59.Где возникает потенциал действия при возбуждении сенсорного рецептора?
В ближайшем к рецептору возбудимом участке афферентного нервного волокна (в мякотных волокнах – в первом перехвате Ранвье).
60.Какое влияние оказывает на рецепторы симпатическая нервная система?
Стимулирует функцию рецепторов: повышает их возбудимость, замедляет скорость адаптации, увеличивает импульсную активность рецепторов.
1.В чем заключается главное структурное отличие, влияющее на скорость проведения возбуждения в миелинизированных нервных волокнах новорожденного от таковых у взрослого? Какая часть этих волокон миелинизирована к моменту рождения?
Меньше диаметр и расстояние между перехватами Ранвье. 1/3.
2.Увеличивается или уменьшается потенциал покоя нервного волокна с возрастом? Почему?
Увеличивается вследствие уменьшения проницаемости клеточных мембран и уменьшения утечки ионов.
3.Перечислите отличия потенциала действия нервных волокон новорожденного от такового у взрослого.
Меньше амплитуда, часто отсутствует инверсия, больше продолжительность.
4.Каковы особенности проведения возбуждения по нервному волокну новорожденного по сравнению с проведением возбуждения у взрослого?
Проведение возбуждения более медленное и не полностью изолированное.
5.Назовите факторы, обеспечивающие увеличение скорости проведения возбуждения по нервным волокнам с возрастом.
Миелинизация нервных волокон, увеличение их диаметра и амплитуды потенциала действия.
6.Почему скорость проведения возбуждения по миелинизированным нервным волокнам у новорожденного значительно (в два раза) меньше, чем у взрослых?
Потому, что диаметр нервных миелинизированных волокон (и расстояние между перехватами Ранвье) у новорожденных значительно меньше, поэтому больше электрическое сопротивление цитоплазмы и потенциал действия “прыгает” на меньшее расстояние.
7.Перечислите факторы, обеспечивающие увеличение скорости проведения возбуждения с возрастом по безмякотному волокну.
Увеличение амплитуды потенциала действия и толщины нервного волокна.
8.Почему увеличение мембранного потенциала безмякотного нервного волокна увеличивает скорость проведения возбуждения в процессе роста организма?
При увеличении мембранного потенциала возрастает амплитуда потенциала действия, что ведет к усилению местных токов и более быстрому возбуждению соседних участков нервного волокна.
9.У новорожденных или детей более старшего возраста возбудимость нервов ниже? Почему увеличение диаметра безмякотного нервного волокна в процессе роста организма ведет к увеличению скорости проведения возбуждения?
У новорожденных. В более толстом нервном волокне меньше продольное сопротивление ионному току в аксоплазме.
10.К какому возрасту у детей заканчивается созревание нервов и скорость проведения возбуждения по ним становится как у взрослых?
К 5 – 9 годам для разных нервов.
11.Как изменяется длительность рефрактерной фазы и лабильность нервного волокна в процессе его созревания ?
Длительность рефрактерной фазы уменьшается, лабильность увеличивается.
12.Какие изменения, характеризующие структурную зрелость мякотных нервных волокон, происходят в них после рождения ребенка?
Миелинизация его, концентрация натриевых и калиевых каналов в области перехватов Ранвье, уменьшение ионной проницаемости клеточной мембраны.
13.Какие свойства и электрофизиологические показатели характеризуют функциональную зрелость мякотных нервных волокон? Как они меняются в процессе созревания волокон?
Возбудимость, проводимость и лабильность нервного волокна; величина потенциала покоя и потенциала действия. Увеличиваются.
14.Какие изменения, характеризующие структурную зрелость безмякотных нервных волокон, происходят в них после рождения ребенка?
Увеличение диаметра нервного волокна и уменьшение ионной проницаемости клеточной мембраны.
15.Какие свойства и электрофизиологические показатели характеризуют функциональную зрелость безмякотного нервного волокна? Как они меняются в процессе созревания волокон?
Возбудимость, проводимость и лабильность нервного волокна; величина потенциала покоя и потенциала действия. Увеличиваются.
1. 3. ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЦ
(одно занятие)
1. Назовите основные структурные элементы мышечного волокна, обеспечивающие его возбуждение и сокращение.
Клеточная мембрана (сарколемма), саркоплазматический ретикулум, миофибриллы.
2. Каково функциональное значение мембраны мышечного волокна в выполнении его сократительной функции?
Сарколемма является оболочкой для структурных элементов мышечного волокна, обеспечивает формирование потенциала покоя, возникновение потенциала действия и проведение возбуждения.
3. Что представляет собой миофибрилла, каково ее значение в механизме мышечного сокращения?
Миофибрилла – структура мышечного волокна, состоящая из большого числа протофибрилл (совокупность нитей актина и миозина);является сократительным элементом мышечного волокна.
4. Что представляет собой саркоплазматический ретикулум, каково его значение в механизме мышечного сокращения?
Это замкнутая система внутриклеточных трубочек и цистерн, окружающих каждую миофибриллу. Является резервуаром для хранения, выброса и обратного захвата кальция при сокращении и расслаблении мышцы.
5. Назовите структурную и функциональную единицы изолированной мышцы и двигательного аппарата в организме. Что называют двигательной единицей?
Мышечное волокно и двигательная единица соответственно. Мотонейрон с группой иннервируемых им мышечных волокон.
6. На какие группы по скорости сокращения делятся двигательные единицы, какова продолжительность их сокращения?
На быстрые и медленные. 0,01 – 0,03 с и 0,1с, соответственно.
7. Назовите группы мышц, состоящие преимущественно из быстрых или медленных мышечных волокон.
Из быстрых – некоторые мышцы глаза, мышцы пальцев рук; из медленных – дыхательные мышцы, разгибатели конечностей и спины, обеспечивающие поддержание позы.
8. Назовите функциональные отличия быстрых и медленных двигательных единиц.
У быстрых двигательных единиц скорость и сила сокращения больше, но быстрее наступает утомление, у медленных – обратные взаимоотношения.
9. Перечислите свойства мышечной ткани.
Возбудимость, проводимость, сократимость, растяжимость, эластичность.
10. Перечислите основные функции скелетных мышц.
Обеспечивают все виды двигательной активности, поддержание определенной позы, дыхательную функцию, жевание, выработку тепла, способствуют движению крови и лимфы по сосудам к сердцу.
11. Что называют сократимостью мышцы? Что является непосредственной причиной сокращения (укорочения) мышцы?
Способность мышечной ткани изменять длину или напряжение. Скольжение нитей актина вдоль нитей миозина навстречу друг другу.
12. Почему потенциал действия считается инициатором мышечного сокращения? Дайте соответствующие пояснения.
Потенциал действия повышает проницаемость саркоплазматического ретикулума, что обеспечивает выход из него ионов кальция, необходимых для запуска процесса сокращения мышцы.
13. Нарисуйте потенциал действия скелетной мышцы, полученный при внутриклеточном отведении. Укажите его амплитуду в мВ.
14. Нарисуйте, сопоставив во времени, потенциал действия и цикл одиночного сокращения скелетной мышцы. Назовите фазы сокращения мышцы.
А
– потенциал действия; Б – изометрическое
сокращение мышцы: 1 – латентный период;
2 – фаза напряжения; 3 – фаза расслабления;
– момент нанесения раздражения.
15. Опишите кратко роль ионов кальция в механизме мышечного сокращения.
Ионы кальция взаимодействуют с белковым комплексом тропонин-тропомиозин, что ведет к освобождению активных участков на нитях актина и зацеплению за них головок миозиновых мостиков.
16. На какие процессы, обеспечивающие сокращение мышцы, расходуется энергия АТФ?
На взаимодействие актиновых и миозиновых нитей, обеспечивающее их скольжение относительно друг друга (укорочение) и работу ионных насосов.
17. Опишите последовательно процессы, обеспечивающие освобождение энергии АТФ при мышечном сокращении.
Контакт головок миозина с нитями актина – активация АТФ-азы миозина в присутствии ионов магния – расщепление АТФ – выделение энергии.
18. Что является непосредственной причиной скольжения нитей актина и миозина, обеспечивающего мышечное сокращение? Почему?
"Сгибание" миозиновых мостиков. Потому что в этот момент они «зацеплены» своими головками за активные участки нитей актина.
19. Активным (с затратой энергии АТФ) или пассивным (без затраты энергии АТФ) является процесс расслабления мышцы?
Расслабление мышцы обеспечивают как активные, так и пассивные процессы.
20. Какой из процессов, обеспечивающих мышечное расслабление, является активным, какой – пассивным?
Активным (с затратой энергии АТФ) является процесс переноса ионов кальция в саркоплазматический ретикулум, пассивным – скольжение нитей актина и миозина, ведущее к уменьшению зон их взаимного перекрытия.
21. Что является причиной скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга при расслаблении мышцы.
Эластические свойства самой мышцы и сухожилия, растянутых при сокращении мышцы и масса органа (сила тяжести).
22. Назовите две фазы теплообразования в мышцах. Каким периодам мышечного сокращения соответствует первая из них?
Первая фаза – начальное теплообразование, соответствует возбуждению, укорочению и расслаблению мышцы, вторая – восстановительное (запаздывающее) теплообразование.
23. На какие процессы расходуется энергия восстановительного теплообразования в мышцах?
На ресинтез АТФ и работу ионных помп, обеспечивающих перенос ионов Na+, K+ и Ca2+.
24. Назовите источники энергии, обеспечивающие ресинтез АТФ.
Расщепление креатинфосфата, анаэробный гликолиз; аэробное окисление углеводов и жирных кислот, т. е. через окислительное фосфорилирование.
25. На что расходуется энергия (укажите распределение в процентах), освобождаемая при мышечном сокращении? Каков КПД мышцы?
50% энергии расходуется на сокращение и расслабление (из них: 25% – на механическую деятельность [это КПД мышцы], 25% – на работу ионных помп); 50% тепла выделяется в окружающую среду.
26. Назовите типы сокращения скелетных мышц в зависимости от условий сокращения и от характера раздражения.
В зависимости от условий сокращения различают изометрическое и изотоническое сокращения. В зависимости от характера раздражения различают одиночное и тетаническое сокращения.
27. Назовите три фазы одиночного мышечного сокращения. Какой основной процесс происходит в первую фазу?
Латентный период, период укорочения и расслабления. Возбуждение.
28. Какие факторы влияют на силу одиночного мышечного сокращения?
Степень предварительного растяжения мышцы и сила ее раздражения.
29. Почему увеличение силы раздражения мышцы увеличивает силу ее сокращения?
Вследствие увеличения числа сокращающихся волокон. В возбуждение дополнительно вовлекаются волокна, которые при слабом раздражении не возбуждались из-за более низкой их возбудимости или более глубокого расположения в мышце.
30. Почему предварительное умеренное растяжение изолированной мышцы увеличивает силу ее сокращения при одиночном раздражении?
В результате того, что в умеренно растянутой мышце увеличивается как пассивное напряжение упругих элементов, так и активная сила сокращения вследствие увеличения зон взаимодействия нитей актина и миозина.
31. До какой степени необходимо растянуть изолированную мышцу, чтобы сила ее активного сокращения в изометрическом режиме была максимальной при одиночном раздражении? Почему?
До ее длины в состоянии покоя in situ, что обеспечивает максимальную зону контакта между нитями актина и миозина, и следовательно, максимальное число точек взаимодействия миозиновых мостиков с нитями актина.
32. Как и почему будет изменяться сила активного сокращения мышцы, если ее предварительно растянуть более ее длины в состоянии покоя in situ, а затем, перед каждым последующим раздражением увеличивать степень ее растяжения?
Будет уменьшаться вплоть до нуля в результате уменьшения зон взаимного перекрытия нитей актина и миозина (уменьшается число точек зацепления миозиновых мостиков с нитями актина, вплоть до полного их отсутствия).
33. Что называют тетаническим сокращением мышцы? Какое явление лежит в основе механизма тетануса?
Слитное, длительное сокращение скелетной мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение. Явление суммации мышечных сокращений.
34. Что называют суммацией мышечных сокращений?
Увеличение силы (или амплитуды) и длительности сокращения мышцы под действием ее повторного раздражения в период предыдущего сокращения.
35. За счет чего увеличивается амплитуда мышечного сокращения при суммации в изотоническом режиме? Объясните механизм.
За счет дополнительного скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга в результате увеличения зон зацепления миозиновых мостиков под влиянием дополнительного выхода ионов Са2+ из саркоплазматического ретикулума.
36. Почему при суммации мышечных сокращений в изометрическом режиме возможно дополнительное скольжения нитей актина относительно миозина?
Потому что мышца обладает растяжимостью, что делает возможным дополнительное укорочение саркомеров.
37. При каких условиях раздражения скелетной мышцы вместо одиночных сокращений возникает тетанус? Какие виды тетануса Вам известны?
При ритмическом раздражении с интервалами между импульсами меньшими, чем период одиночного мышечного сокращения. Зубчатый и гладкий.
38. В какую фазу одиночного сокращения должно попасть каждое последующее раздражение, чтобы возник зубчатый или гладкий тетанус? Какие факторы влияют на высоту гладкого тетануса изолированной мышцы?
В фазу расслабления мышцы или в фазу укорочения (напряжения) мышцы соответственно. Степень предварительного растяжения мышцы, сила и частота ее раздражения.
39. Какова зависимость высоты гладкого тетануса от частоты раздражения мышцы (в динамике)?
С увеличением частоты раздражения до известного предела величина тетанического сокращения нарастает, а затем уменьшается, вплоть до полного расслабления мышцы.
40. Какую частоту раздражения мышцы называют оптимальной, какую – пессимальной?
Оптимальная частота – при которой гладкий тетанус наиболее высокий и устойчивый, пессимальная – высокая частота, превышающая лабильность мышц, при которой она расслабляется.
41. Почему при оптимальной частоте раздражения изолированной мышцы тетанус наиболее высокий и устойчивый, а при пессимальной частоте раздражения мышца расслабляется?
Потому что при оптимальной частоте раздражения каждый последующий стимул попадает в фазу экзальтации, а при пессимальной – в фазу абсолютной рефрактерности.
42. В каком звене нервно-мышечного препарата (нерв-синапс-мышца) и почему при ритмическом раздражении нерва развивается пессимальное торможение Н. Е. Введенского?
В мионевральном синапсе, так как его лабильность наименьшая.
43. С помощью какого приема, можно доказать, что пессимум не связан с утомлением мионеврального синапса?
Уменьшение частоты раздражения до оптимальной сразу же ведет к восстановлению исходного гладкого тетануса.
44. Синхронно или асинхронно сокращаются отдельные мышечные волокна в естественных условиях? За счет каких механических эффектов увеличивается сила сокращения скелетной мышцы в естественных условиях?
Асинхронно. За счет вовлечения в реакцию большего числа двигательных единиц, увеличения степени синхронизации их возбуждения, дополнительного скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга в каждой миофибрилле.
45. Подчиняется ли двигательная единица закону "все или ничего"? Почему?
Подчиняется, так как импульсы по ветвлениям аксона подходят одновременно ко всем мышечным волокнам двигательной единицы, и они сокращаются синхронно, т. е. двигательная единица функционирует как единое целое.
46. В каких условиях отдельные двигательные единицы одного нейронного пула возбуждаются синхронно, в каких – асинхронно?
При умеренных мышечных нагрузках – асинхронно, т. е. независимо друг от друга, при чрезмерных усилиях – синхронно.
47. Почему асинхронное возбуждение отдельных двигательных единиц в естественных условиях дает плавное тетаническое сокращение скелетных мышц?
Вследствие суммации сокращений большого числа асинхронно сокращающихся мышечных волокон различных двигательных единиц.
48. В каких отделах центральной нервной системы находятся мотонейроны, аксоны которых иннервируют скелетные мышцы?
В передних рогах спинного мозга, в продолговатом мозгу, в мосту и среднем мозге.
49. Что называют тонусом скелетных мышц, развивается ли при этом их утомление, велик ли расход энергии?
Постоянное слабое напряжение (сокращение) скелетных мышц, поддерживаемое редкими импульсами из центральной нервной системы и осуществляемое с малым расходом энергии без признаков утомления.
50. Какова зависимость работы изолированной скелетной мышцы от величины нагрузки?
С увеличением нагрузки работа мышцы сначала возрастает, а затем уменьшается вплоть до нуля при чрезмерно сильных нагрузках, когда мышца не в состоянии поднять груз.
51. Сформулируйте правило "средних нагрузок". Как и почему изменится работоспособность скелетной мышцы при увеличении частоты ее сокращений?
Работа мышцы максимальна при средних нагрузках. С увеличением частоты сокращений работоспособность сначала возрастает, а при превышении оптимальной частоты работоспособность уменьшается, т. к. быстрее развивается утомление.
52. Что называют утомлением мышцы? Чем оно объясняется?
Временное понижение работоспособности мышцы, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. Накоплением продуктов обмена веществ, постепенным истощением энергетических запасов.
53. В условиях целого организма или в изолированной мышце утомление наступает медленнее? Почему?
В условиях целого организма, т. к. мышца постоянно снабжается кровью: получает питательные вещества и кислород и освобождается от продуктов метаболизма.
54. Где в условиях целого организма утомление наступает раньше: в центральной нервной системе, в нервно-мышечном синапсе или в самой мышце? Что такое активный отдых?
В центральной нервной системе. Восстановление работоспособности утомленных мышц при двигательной активности других мышц.
55. Как доказать в эксперименте, что в изолированной мышце утомление связано с накоплением продуктов обмена?
Изолированную мышцу поместить в раствор Рингера и длительным раздражением вызвать ее утомление, после замены раствора – работоспособность мышцы на некоторое время восстанавливается.
56. Перечислите структурные особенности гладкой мышцы.
Нерегулярное расположение нитей актина и миозина, вследствие чего отсутствует поперечная исчерченность, слабое развитие саркоплазматического ретикулума, наличие нексусов между мышечными волокнами.
57. Перечислите особенности потенциала покоя и потенциала действия гладкой мышцы по сравнению с таковыми поперечнополосатой мышцы.
Величина потенциала покоя гладкой мышцы меньше (30 – 50 мВ), наблюдается спонтанная деполяризация. Потенциалы действия бывают пикообразными и платообразными, более продолжительны – до 0, 5 с, деполяризация обеспечивается, главным образом, с помощью кальция и частично посредством натрия.
58. Назовите функциональные особенности гладкой мышцы по сравнению со скелетной.
Гладкой мышце присущи: автоматия, пластичность, более продолжительное сокращение (от нескольких секунд до 1 мин).
59. Что такое пластичность гладких мышц, каково ее значение для функционирования внутренних полых органов?
Способность длительно сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения. Благодаря пластичности гладкой мышцы давление в полых органах почти не меняется при медленном их наполнения.
60. Что является функциональной единицей гладкой мышцы? Почему?
Пучок мышечных волокон, заключенный в соединительнотканную оболочку, в пределах которого возбуждение передается от одного волокна к другому, охватывая весь пучок одновременно.