2 курс-20251107T190057Z-1-001 / Физиология / ЭКз / все 2

Физиология возбудимых тканей

1.Что такое возбуждение, какие ткани относятся к возбудимым? Какую функцию выполняет возбуждение? Приведите примеры.

Возбуждение – особое состояние клеток, сопровождающееся изменением зарядов на клеточной мембране.Специфическая реакция клеток на действие раздражителей(особое электрическое состояние клеток, наступающее под влиянием специфических раздражителей). Ткани, которые относятся к возбудимым:

1)нервная

2)мышечная

3)железистая Возбуждение – своеобразный клеточный механизм, который запускает

специфическую структурно – функциональные реакции клеток. Например: возбужд. ЦНС –нервные кл. (эфферентная передача сигнала) – выделение медиатора (нейросекреция) – сокращение мыш. кл.

2.Какой феномен отражает состояние возбуждения мышечной

клетки?

3. Что такое возбудимость?Как можно оценить возбудимость

различных клеток, приведите пример?

Возбудимость–это способность клеток возбуждаться, демонстрировать реакцию возбуждения.

О возбудимости можно судить по пороговой силе раздражителя (минимальный по энергоемкости раздражитель, который переводит ткань из состояния покоя в состояние возбуждения). Пороговая сила раздражителя - объективный индикатор (показатель) возбудимости ткани, т. е. является мерой ее возбудимости. Например, надо сравнить состояние двух икроножных мышц ―А‖ и ―В‖. Для мышцы ―А‖ пороговый ток составляет 20 условных единиц, а для мышцы ―В‖ - 30 условных единиц. Под условной единицей мы подразумеваем некоторую величину напряжения постоянного тока. Мышца ―А‖

наиболее возбудима.Т.о., чем меньше пороговая сила раздражителя - тем больше возбудимость тканей.

4.У клетки А КУД 60 мв, мембранный потенциал 80 мв, у клетки В КУД 60 мв, мембранный потенциал 90 мв, какая клетка является более возбудимой, почему?

Клетка А: Порог деполяризации (ΔU) = МП – КУД = 80-60=20 (mV), Клетка В: ПД = 90-60=30 (mV), => клетка А явл. более возбудимой, т.к.быстрее достигает пороговый потенциал, быстрее возникает стадия деполяризации.

5.У клетки А КУД 60 мв, мембранный потенциал(МП) 80 мв, у клетки В КУД 70 мв, МП 90 мв, какая клетка является более возбудимой, ответ докажите?

Пороговый потенциал А клетки = МП-КУД= 80-60=20мв,

ППВ клетки = 90-70=20мв,

ППА клетки = ПП В клетки => обе клетки обладают одинаковой возбудимостью, т.к. одинаково быстро достигается критический уровень деполяризации.

6.Какие электрофизиологические характеристики клеточной мембраны предопределяют возбудимость клеток? Приведите

пример.

1)Проницаемость клеточной мембраны – это еѐ способность пропускать воду, незаряженные и заряженные частицы. Определяется факторами: наличие различных ионных каналов, размерами каналов и размерами частиц, растворимостью частиц в мембране.

2)Проводимость – способность заряженных частиц проходить через клеточную мембрану по электрохимическому градиенту. Пример: при нанесении раздражения происходит изменение

проницаемости клеточной мембраны для натрия и калия; натрий идет в клетку, калий - из клетки. Это наиболее часто встречаемый вариант возникновения ПД.

7.Приведите пример реагирования возбудимой ткани на пороговые и сверхпороговые раздражители по закону «силовых соотношений». Объясните причину такого реагирования.

Скелетная мышца представляет собой сложную, состоящую из отдельных мышечных волокон, ткань. Каждое волокно, т. е. каждая клетка, обладает собственной возбудимостью. Есть как сильновозбудимые, так и слабовозбудимые мышечные волокна. В момент подачи порогового тока возбуждаются только самые возбудимые волокна, но их немного. Поэтому сокращение бывает малозаметным, т. е., наблюдается небольшой суммарный контрактильный эффект. При увеличении силы воздействия количество

возбужденных волокон увеличивается, и амплитуда сокращения мышцы постепенно возрастает. В конечном итоге мы выходим на ситуацию, когда возбуждаются все волокна мышцы и она сокращается на максимальную величину. Дальнейшее увеличение силы воздействия не будет давать увеличения эффекта. В диапазоне воздействия, где имеет место очевидное соответствие между выраженностью сократительной реакции мышцы и силой воздействия, возбудимая ткань реагирует по закону «силовых соотношений». Этому закону подчиняются сложные системы, представленные множеством элементов. У скелетной мышцы - множество мышечных волокон.

8.Приведите пример реагирования возбудимой ткани по закону «все или ничего». Объясните причину такого реагирования.

Если взять не всю мышцу, а отдельное волокно, то мы будем иметь дело с гомогенной возбудимой системой. Ее возбудимость во всех частях одинакова. Проведем тот же эксперимент на отдельном волокне.

1.Даем подпороговый (слабый) раздражитель. Никакой реакции нет.

2.Увеличим силу раздражителя. Если увеличение было несущественным, то опять ничего не получим.

3.Дадим пороговый ток - появилась сократительная (контрактильная) реакция.

4.Подадим сверхпороговое раздражение - наблюдаем реакцию той же степени выраженности.

5.Проведем контрольный опыт - подадим ток еще большего напряжения. Снова получаем прежнюю амплитуду сокращения (максимальную). Уже на пороговый раздражитель мышечная клетка выдает максимально возможную реакцию.

Такой тип реагирования называют реагированием по закону «всѐ или ничего».

9.Что отражает МПП нейрона, чему он равен, как можно определить его величину?

МПП - относительно стабильная разность электрических потенциалов между наружной и внутренней сторонами клеточной мембраны. Величину МПП нервных клеток обычно принимают равной от 50 до 80 mV.

Определить величину МПП можно при помощи катодного осциллографа. Для этого необходимо установить 1 электрод на поверхностной мембране клетки, а 2 электрод ввести внутрь клетки. Затем на экране осциллографа фиксируем амплитуду прыжка [линии], которая и будет характеризовать трансмембранную разность потенциалов, т.е. величину МПП.

10.Охарактеризуйте ионные механизмы, обеспечивающие

возникновение мембранного потенциала в нервных и мышечных клетках?

1)Диффузионный градиент выталкивает ионы калия наружу. Комплиментарный анион начинает двигаться за катионом калия, но

в свободном виде через мембрану пройти не может вследствие больших размеров. Т.о. положительно заряженный K+ выходит на поверхность мембраны, а отрицательно заряженный анион подтягивается к ее внутренней поверхности. Ионы калия тоже не могут оторваться от мембраны, уйти в межклеточное пространство, т.к. их удерживают электростатические силы. Мембрана приобретает заряд. С одной стороны формируется избыток положительных зарядов, т.к. на поверхность выходят катионы. В то же время изнутри скапливаются анионы, создавая отрицательный заряд. Положительный потенциал нарастает снаружи, а изнутри нарастает отрицательный. Формируется разность потенциалов (МПП).

2)ИоныNa+ небольшим потоком движутся внутрь клетки. Ионы натрия, как и ионы калия, заряжены положительно. Эти катионы будут нейтрализовать отрицательный заряд анионов, а значит способствовать его некоторому понижению. Механизм натриевого противотока сдерживает рост мембранного потенциала. Таким образом, ток ионов натрия внутрь клетки по каналам утечки оказывает отрицательное влияние на формирование МПП.

3)Третий механизм связан напрямую с работой К+-Na+- насоса. К+- Na+-насос - структура электрогенная. Это связано с

несимметричностью его работы: он засасывает в клетку 2 катиона K+, а выбрасывает 3 катиона Na+. Следовательно, снаружи оказывается избыточное количество катионов. Таким образом, К+- Na+-насос на формирование мембранного потенциала покоя влияет положительно, повышает его величину.

11.Как изменится МПП при повышении внеклеточной концентрации

ионов К+, как это отразится на возбудимости клетки?

Ток K+наружу играет главную роль в создании мембранного потенциала покоя (МПП). Ликвидируем градиент концентрации. Для этого можно искусственно насытить ионами калия внеклеточную среду. Просто добавим туда некоторое количество хлорида калия. Это должно заблокировать движение ионов калия через неуправляемые каналы, ведь именно градиент способствует его вытеснению из клетки на поверхность мембраны. Как только это произойдет, МПП начнет уменьшаться и через некоторое время исчезнет.

Из формулы следует U = МПП – КУД. При уменьшении МПП, уменьшится пороговый потенциал. Пороговый потенциал и возбудимость находятся в обратном соотношении, т.е. ниже пороговый

потенциал, тем выше возбудимость. МПП уменьшается =>возбудимость увеличится.

12.Как изменится МПД после обработки клетки блокатором

потенциалуправляемых натриевых каналов мембраны?

В качестве блокатора используемтетродотоксин(ТТХ). Одна молекула ТТХ способна полностью закрыть входное отверстие натриевого канала. При этом ―намертво‖ блокируется механизм генерации потенциала действия. Возбуждение перестает передаваться по нервам. Скелетные мышцы не возбуждаются. Развивается паралич скелетной мускулатуры.

13.Решите задачу – внутриклеточный потенциал мышечной клетки

равен -80 мВ. Чему равен мембранный потенциал покоя?

МПП = разность электрических потенциалов между наружной и внутренней сторонами клеточной мембраны.

МПП = 0 - (-80) = 80 mV – трансмембранная разность потенциалов.

14.Расшифруйте понятия – поляризация, деполяризация, реполяри-

зация, гиперполяризация.

Поляризация –ассимметричное распределение зарядов относительно клеточной мембраны.

Деполяризация – уменьшение поляризации на мембране. Реполяризация – процесс возврата величины МПП к исходным параметрам. Гиперполяризация – увеличение поляризации, МПП увеличивается.

ФД – деполяризация ФРреполяризация В - гиперполяризация

15.Нарисуйте электрограмму возникновения МПД при пороговом и

сверпорпоговом раздражении мышечной клетки.

16.Объясните ионный механизм возникновения МПД.

1)Ионы натрия интенсивно движутся внутрь клетки, открываются все натрий-управляемые каналы => резкое уменьшение МП, самоусиливающаяся деполяризация. Внутри клетки нарастает положительный потенциал. Всѐ это приводит к перезарядке мембраны. Натриевый ток длится короткое время - 1 мс, весь ПД -

2мс.

2)В момент достижения МПП отметки +30mV (пусть эта отметка будет точкой А) ток натрия активно обрываетсямеханизм инактивации тока натрия внутрь клетки. Восстановление потенциала мембраны совпадает с усилением перемещения калия на поверхность мембраны => МП возвращается на прежний уровень. Пояснение: в точке А электрический градиент перестает работать в прежнем направлении (т. к. значительно возросла внутриклеточная концентрация положительно заряженных ионов за счѐт катионов натрия), и наоборот, начинает работать в противоположном. В данной ситуации электрический градиент функционирует параллельно с концентрационным градиентом, поддерживает его.

Эти два градиента выталкивают калий наружу, при этом также отмечается усиление способности K+ проходить через ионные каналы.

17.Что понимают под электротоном, какие различают виды электротона? Эектротон – пассивные изменения мембранного потенциала в области полюсов электродов постоянного тока. Различают катодический эектротон(под «К») и анодический электротон (под «А»).

18.Охарактеризуйте динамику изменения возбудимости ткани при ее

длительной поляризации подпороговым катодическим током.

При пролонгированном действии катода уменьшается количество инактивированных каналов => уменьшается возбуждение ткани => уменьшается проводимость, что приводит к катодической депрессии.

19.Нарисуйте изменения мембранного потенциала на катоде при

кратковременном включении подпорогового тока. Каковы механизмы возникшей реакции?

Когда включаем катодический ток, избыточное количество отрицательных зарядов привносится на наружную поверхность мембраны. Это способствует

уменьшению мембранного потенциала. Катодический ток слегка деполяризует мембрану (чисто физическое действие катода). Натриевые каналы пока не реагируют на столь слабый ток. Стимулирующий эффект катода имеет место на протяжении небольшого отрезка времени – катодическая экзальтация. Дальнейшая деполяризация мембраны обеспечивается током ионов Na+внутрь клетки => достигается КУД => депо