Физиология человека Учебно-методическое пособие (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Восточно-Сибирский государственный

технологический университет»

(ГОУ ВПО ВСГТУ)

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

Учебно-методическое пособие

Часть 2

Улан-Удэ

Издательство ВСГТУ

2010

УДК 612

ББК 28.707

Б 665

Печатается по решению редакционно-издательского отдела Восточно-Сибирского государственного технологического университета

Битуева человека: Учебно-методическое пособие. Ч.2. /. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. - 96 с.

Рецензент канд. мед. наук

Учебное – методическое пособие является руководством к практическим занятиям по физиологии человека. В нем дается описание лабораторно - практических работ: общие теоретические сведения, ход выполнения каждой работы и вопросы для самоконтроля.

Предназначено студентам, обучающимся по специальностям 280202 «Инженерная защита окружающей среды», 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях».

Подписано в печать 30.01.2010 г. Формат 60 х 84 1/16.

Усл. печ. л. 5,58. Тираж 50 экз. Заказ № 7

Издательство ВСГТУ

670013, г. Улан-Удэ, в.

©ВСГТУ, 2009 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основной задачей учебно-методического пособия является приобретение студентами опыта собственных экспериментальных наблюдений для познания процессов жизнедеятельности человека. Оно включает ряд работ для изучения физиологических процессов возбудимых тканей, некоторых систем жизнеобеспечения и систем, отвечающих за интегративные функции в организме.

В каждой теме рассмотрены теоретические основы строения системы, показатели деятельности, методы ее определения и функционирования. Представлен порядок выполнения лабораторной работы по изучению основных показателей, характеризующих работу данной физиологической системы организма человека. Темы сопровождаются контрольными вопросами, позволяющими оценить усвоение материала по изучению и оценке деятельности физиологических систем.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Физиология мышц и нервов
Практическая работа 1 Возбуждение, возбудимость, проведение возбуждения по нервным волокнам и нервно-мышечная передача	23
Практическая работа 2 Исследование максимального мышечного усилия и силовой выносливости кисти
Физиология нервной и эндокринной систем
Практическая работа 3 Физиология центральной нервной системы
Практическая работа 4 Факторы гуморальной регуляции функций
Практическая работа 5 Система выделения
Практическая работа 6 Органы кроветворения и иммунной системы
Практическая работа 7 Физиология сенсорных систем
Практическая работа 8 Физиология высшей нервной деятельности
Практическая работа 9 Определение биологического возраста

ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЦ И НЕРВОВ

Практическая работа 1

Тема. Возбуждение, возбудимость, проведение возбуждения по нервным волокнам и нервно-мышечная передача

План занятий

1.  Общие сведения о физиологии нервно-мышечной системы.

2.  Понятие о возбудимости и потенциале покоя.

3.  Нервно-мышечный синапс и нервные волокна.

1. Общие сведения о физиологии нервно-мышечной системы

Физиология нервно-мышечной системы изучает возбудимые ткани (нервную и мышечную). Возбудимые клетки выполняют следующие функции: восприятие раздражений, генерация возбуждения, проведение возбуждения, передача возбуждения через синапсы, мышечное сокращение. Все эти процессы связаны с биоэлектрическими процессами, происходящими на мембране этих клеток. Познания в области нервно-мышечной физиологии важны для формирования представлений о взаимосвязи центральной нервной системы, мышц и внутренних органов.

2. Понятие о возбудимости и потенциале покоя

Одним из важных свойств высокоорганизованных живых клеток является возбудимость, т. е. способность возбуждаться под действием раздражителя. Согласно современным представлениям (Н. Бернштейн, А. Ходжкин, Э. Хаксли), возбудимость обусловлена наличием у клетки мембранного потенциала. Он (потенциал покоя – ПП) возникает в результате:

1)  особенностей строения клеточной мембраны – наличия в ней ионных каналов для натрия, калия, кальция и хлора (рис.1).

Рис.1.

Для возникновения ПП основное значение имеют каналы для ионов калия, которые называются неуправляемыми, так как они пропускают ионы калия по градиенту концентрации из клетки наружу (пассивный транспорт).

2)  различной концентрации ионов снаружи и внутри клетки: в клетке ионов калия в 20-50 раз больше, чем снаружи; ионов натрия на наружной поверхности в 8-15 раз больше, чем внутри клетки, и ионов хлора в 20-40 раз больше на наружной поверхности клетки;

3)  в покое проницаемость для ионов калия значительно превышает проницаемость для других ионов, поэтому калий движется по градиенту концентрации из клетки наружу и создаёт там избыток положительных ионов. Анионы белка, имея большие размеры, движутся за ионами калия, но проникнуть через мембрану клетки не могут. Следовательно, внутренняя поверхность мембраны будет заряжаться отрицательно. Таким образом, мембранный потенциал покоя составляет -60-70 мВ (рис. 2).

Отличительной особенностью нервной, мышечной и железистой ткани является способность реагировать на раздражение сложным комплексом физико-химических реакций, называемых возбуждением. Раздражители, вызывающие ответную реакцию организма, можно классифицировать (табл.1).

Таблица 1

Классификация раздражителей

По природе	Механические Химические Электрические Физико-химические(рН, осмотическое давление) и т. д
По биологическому значению	Адекватные и неадекватные Натуральные и искусственные
По силе	Подпороговые Пороговые Надпороговые

При действии порогового раздражителя происходит изменение свойств мембраны: резко увеличивается проницаемость мембраны для ионов натрия. Они устремляются внутрь клетки, вызывая снижение мембранного потенциала до 0 (деполяризация), а потом увеличение внутреннего заряда на мембране до +30-50 мВ, т. е. происходит перезарядка мембраны.

Когда мембрана перезаряжается, натриевые потенциалзависимые каналы закрываются (инактивируются), а отток калия из клетки значительно увеличивается. В связи с этим происходит реполяризация – восстановление заряда мембраны (рис.3).

Открытие натриевых каналов непродолжительно (несколько миллисекунд). Когда они закрываются, возбудимая ткань не может ответить возбуждением на новое раздражение. Эта фаза составляет примерно 1 м/с и называется абсолютной рефрактерностью (невозбудимостью).

Вслед за ней наступает фаза относительной рефрактерности, при которой возбуждение мембраны возможно только при сверхпороговом раздражении. Общая продолжительность рефрактерного состояния определяет такое свойство нервной ткани, как лабильность. Чем длительнее абсолютная рефрактерность, тем меньше лабильность - максимальное число потенциалов действия в единицу времени. Чем выше лабильность, тем выше возбудимость.

Диффузия ионов по градиенту концентрации, благодаря которой формируется потенциал покоя и потенциал действия, должна бы уменьшить концентрационный градиент ионов. Однако этого не происходит, так как существует механизм активного транспорта ионов против градиента концентрации, который называется натрий-калиевым насосом и осуществляется с затратой энергии АТФ.

Рис.3. Потенциал действия:

1 – потенциал покоя; 2 – локальный ответ; 3 – деполяризация и начальная реполяризация; 4 – окончательная реполяризация; 5 – следовая деполяризация; 6 – следовая гиперполяризация) и возбудимость 1 – исходная возбудимость; 2 – супернормальная возбудимость; 3 – абсолютная рефрактерность; 4 – относительная рефрактерность; 5 – супернормальная возбудимость; 6 – субнормальная возбудимость, соотношение их фаз

Натрий-калиевый насос представляет собой интегральный белок клеточной мембраны, непрерывно выносящий из клетки ионы натрия и одновременно закачивает в нее ионы калия. Этот белок обладает свойством АТФ-азы, фермента, расщепляющего АТФ. При этом из клетки выносятся три иона натрия при одновременном поступлении двух ионов калия внутрь клетки. За 1 с насос способен вынести из клетки 200 ионов натрия и закачать в клетку 130 ионов калия. Производительность натрий-калиевого насоса зависит от концентрации ионов натрия в клетке: чем она больше, тем быстрее работает насос. Если концентрация ионов натрия снижается, то и производительность насоса падает (рис.4)

Рис.4. Участие натрий-калиевого насоса в генерации потенциала покоя.

а – внеклеточная среда; б – внутриклеточная среда.

Локальный ответ (местное нераспространяющееся возбуждение) возникает в ответ на подпороговое раздражение. При нем деполяризация не достигает порогового уровня, поэтому локальная деполяризация не переходит в потенциал действия. Свойствами локального ответа обладают возбудительные постсинаптические потенциалы (ВПСП) и рецепторные потенциалы (РП).