§ 2. Предмет физиологии и современные методы физиологических исследований

Физиология (греч. physis – природа, logos – учение) – наука, изучающая закономерности функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток.

Физиология тесно связана с такими науками как анатомия, гистология (наука о тканях), эмбриология, биохимия, биофизика, биология.

Физиология – это экспериментальная наука. Наблюдая и изучая физиологические процессы, физиолог фиксирует результаты наблюдений. Методами регистрации полученных экспериментальных данных являются: ведение протокола, слайды, кинофильмы, фотографии, ЭКГ – электрокардиограмма, ЭЭГ - электроэнцефалограмма, ЭМГ - электромиограмма и т.д..

Физиология – наука экспериментальная и в ней различают следующие формы проведения эксперимента:

• острый эксперимент. В ходе эксперимента производится искусственная изоляция органов и тканей, иссечение и искусственное раздражение различных органов, отведение биопотенциалов и т.д.. Во время проведения острого эксперимента лабораторное животное находится под наркозом.

• хронический эксперимент. В ходе хронического эксперимента животное длительное время подвергается воздействию какого-либо раздражителя. В процессе этого воздействия определяются различные показатели. В условиях хронического эксперимента изучают также сложные формы поведения, для чего используют методику условных рефлексов.

Методы физиологических исследований:

• метод удаления (экстирпации) органа или только части его из организма (зуба, почки, миндалин и т.д.);

• метод пересадки (трансплантации) органа, например, сердца;

• метод сосудистых анастомозов - сшивание разных сосудов;

• метод наложения лигатур - перевязывание различных сосудов, питающих орган;

• метод катетеризации – введение тонких трубочек (катетеров) в органы, при исследованиях сердца, кровеносных сосудов, мочевого пузыря, желчного пузыря и др.;

• метод возбуждения органа путем электрического, механического, химического или других воздействий;

• метод перфузии заключается в том, что через сосуды удаленного органа пропускают определенные растворы.

Тема № 2. Клетка. Мембранный потенциал клетки

§ 1. Клетка, ее строение, формы и основные свойства

Клетка – это простейшая живая система. Снаружи клетка покрыта оболочкой – мембраной. Мембрана на своей поверхности образует выросты и складочки, что помогает соединению клеток в ткани. В состав мембран входят белки, липиды, вода, ионы, АТФ, отдельные ферменты, полисахариды и пр.

Мембрана клетки имеет отверстия – поры, которые могут пропускать в клетку и из клетки различные вещества, воду, ионы.

Поры мембраны обладают своими свойствами:

• они не растяжимы и их диаметр постоянен;

• они специфичны – сквозь поры может проходить только лишь определенное вещество (или питательные вещества, или продукты обмена клетки, или вода или ионы);

• поры могут быть открыты или закрыты.

Внутри клетки и вне ее находятся различные химические вещества – ионы. Ионы могут быть заряжены положительно или отрицательно. Положительно заряженные ионы называются – катионы. Отрицательно заряженные ионы называются – анионами. Катионы и анионы, своим присутствием, создают положительный или отрицательный заряд на внутренней и внешней поверхности мембраны. Таким образом, мембрана клетки может иметь два различных заряда на внешней и внутренней поверхности (допустим, внешняя поверхность заряжена положительно, а внутренняя – отрицательно) – это называется разность потенциалов.

В данной теме будут рассмотрены два катиона – натрий (Na) и калий (К). Говоря об анионах, примем во внимание то, что определенное количество анионов находится у наружной и внутренней стороны мембраны клетки.

Форма клетки зависит от того, к какой ткани она принадлежит. По своей форме клетки могут быть:

• цилиндрические и кубические (клетки кожи);

• дисковидные (эритроциты);

• шаровидные (яйцеклетки);

• веретеновидные (гладкомышечные);

• звездчатые и пирамидные (нервные клетки);

• не имеющие постоянной формы – амебовидные (лейкоциты).

Клетка обладает рядом свойств: она питается, растет, размножается, восстанавливается, адаптируется к окружающей её среде, обменивается энергией и веществами с окружающей средой, выполняет присущие ей функции (в зависимости от того, к какой ткани принадлежит данная клетка). Кроме того, клетка обладает возбудимостью.

Возбудимость – это способность клетки в ответ на раздражения переходить из состояния покоя к состоянию активности.

Раздражения могут поступать из внешней среды или возникать внутри клетки. Раздражителями, вызывающими возбуждение, могут быть: электрические, химические, механические, температурные и иные стимулы.

Клетка может находиться в двух основных состояниях – в покое и в возбуждении. Покой и возбуждение клетки иначе называют – мембранный потенциал покоя и мембранный потенциал действия.