30

Физиология возбудимых тканей.

В основе теории физиологии нервной системы лежит научное понимание мира. Мы исходим из положения, что все реакции организма имеют свою причину. Этот положение назывется принципом причинности. Любая приспособительная реакция живого организма возможна только в том случае, если для ее возникновения есть причины.

Живое отличается от неживого тем, что оно при внешне одинаковых признаках может на одно и то же воздействие реагировать различным образом, в зависимости от того, в каком состоянии оно находится.

Способность находиться в разных состояниях есть один из признаков живого.

Смена состояний происходит от разных причин. Эти причины могут находиться во внешней для организма среде и во внутренней среде организма. Если эти причины находятся во внешней для организма среде, то они называются «раздражитель, или стимул, или возмущающее воздействие».

Процесс воздействия раздражителя на живое называется раздражением. Среди раздражителей есть такие, которые именно для данной живой клетки вызывают необычно сильное возбуждение.

По отношению к уровню функциональной активности живой объект может находиться в трех состояниях:

• состояние физиологического покоя,

• состояние возбуждения,

• состояние торможения.

Возбудимость – это свойство всего живого отвечать на действия раздражителя изменениями своих физиологических свойств. Это изменение проявляется в возникновении состояния возбуждения.

Состояние физиологического покоя характеризуется отсутствием внешне выраженных проявлений активности (движения, секреции и т.д.). При этом в объекте протекают процессы обмена веществ на уровне поддержания жизнедеятельности. На мембране клетки - потенциал покоя.

Состояние возбуждения характеризуется как внешне заметное проявление активности в ответ на действие раздражителя. Сопровождается деполяризацией мембраны клетки.

Состояние торможения характеризуется ослаблением или прекращением проявления активности в ответ на действие раздражителя. Иногда сопровождается снижением энергетического уровня. На мембране клетки отмечается гиперполяризация.

Электрические явления в живых клетках. Мембранный потенциал.

Как отличить, в каком состоянии находится живая клетка? Внешне состояние можно определить по действиям, которые производит клетка - мышечная клетка может изменять свои размеры, секреторная клетка может выделять секрет. Но наиболее информативным является изучение электрических явлений в клетке.

Мембрана клетки состоит из двойного слоя молекул липидов, между ними «плавают» белковые молекулы. У некоторых из них размеры таковы, что они пронизывают мембрану насквозь. Отдельные белки образуют ионные каналы, т.е. каналы в мембране, способные пропускать ионы с одной стороны мембраны на другую. В возникновении и поддержании мембранного потенциала покоя основную роль играют два особых белка. Один из них выполняет роль калий-натриевого насоса, который за счет энергии АТФ активно перекачивает натрий из клетки наружу, а калий – внутрь клетки. Концентрация ионов калия становится внутри клетки выше, чем вне клетки, а ионов натрия – выше снаружи. Второй белок служит каналом утечки калия, через который ионы калия в силу диффузии стремятся выйти из клетки, где они в избытке. Ионы калия, выходя из клетки, создают положительный заряд на наружной поверхности мембраны. В результате внутренняя поверхность мембраны оказывается заряженной отрицательно по отношению к наружной.

Таким образом, мембрана в состоянии покоя поляризована, т.е. имеется разность потенциалов по обе стороны мембраны, называемая потенциалом покоя. Она равна для нейрона примерно минус 70 мв, для мышечного волокна - -90 мв. Переход клетки из состояния покоя в состояние возбуждения сопровождается изменением мембранного потенциала. В основе этого явления лежит повышение проницаемости мембраны для ионов натрия - открывание натриевых каналов. Внешнее раздражение вызывает перемещение ионов сквозь мембрану и уменьшение исходной разности потенциалов но обе стороны или, другими словами деполяризацию мембраны.

Небольшие величины деполяризации приводят к открыванию части натриевых каналов и незначительному проникновению натрия внутрь клетки. Эти величины являются подпороговыми и вызывают лишь местные, локальные изменения мембранного потенциала. Эти изменения мембранного потенциала называются локальным потенциалом.

При увеличении силы раздражения изменения мембранного потенциала достигают порога возбудимости или критического уровня деполяризации – около 20 мв,. В результате открывается значительная часть натриевых каналов. Проницаемость мембраны для ионов натрия резко увеличивается. Внутренняя сторона мембраны оказывается заряженной положительно, а внешняя – отрицательно. Потенциал, возникший на месте локального потенциала называется потенциал действия. Он отличается большей величиной и распространяется по всей поверхности мембраны. Клетка при этом приходит в возбужденное состояние.

После деполяризации мембраны начинается процесс реполяризации – т.е восстановления мембранного потенциала покоя. Это происходит за счет включения в действие калий-натриевого насоса. Он обеспечивает откачку ионов натрия наружу а ионов калия – внутрь , т.е. восстанавливает потенциал покоя. На работу этого механизма тратится около 70% всей АТФ клетки.