Медицинская физиология

1. Медицинская физиология —

Медицинская физиология —
изучает
функции
организма
человека во взаимодействии с
окружающей средой.
Все
системы
организма
взаимосвязаны, а их функции
дополняют друг друга.

2. ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ

3.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

4. Биологическая мембрана

7-10 нм, 2 слоя фосфолипидов:
• гидрофильные части (головки) - наружу;
• гидрофобные части (хвосты) – внутрь;
• гидрофобные концы стабилизируют
мембрану в виде бислоя

5.

ФУНКЦИИ МЕМБРАН
• СТРУКТУРНАЯ
• ЗАЩИТНАЯ
• ФЕРМЕНТАТИВНАЯ
• СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ
ИЛИ
(обуславливает
существование
организмов).
• РЕЦЕПТОРНАЯ
• АНТИГЕННАЯ
• ЭЛЕКТРОГЕННАЯ
• ТРАНСПОРТНАЯ
АДГЕЗИВНАЯ
многоклеточных

6. СВЯЗЬ МЕЖДУ КЛЕТКАМИ

клетка
лиганд
канал или рецептор мембраны
вторые посредники - месенджеры
каскад ферментативных реакций
изменение функции клетки

7. ЛИГАНДЫ

пептидные гормоны
производные аминокислот
нейромедиаторы
цитокины

8. МЕХАНИЗМ РАБОТЫ РЕЦЕПТОРОВ

Мембранные
рецепторы
регистрируют наличие лиганда:
1. передают
сигнал
внутриклеточным
химическим соединениям — вторым
посредникам – МЕССЕНДЖЕРАМ
2. Регулируют состояние ионных каналов

9. Внутриклеточные посредники

• циклические нуклеотиды (цАМФ и
цГМФ)
• инозитолтрифосфат, диацилглицерол
• Ca2+ - кальмодулин
• продукты
окисления
арахидоновой
кислоты.

10. ИОННЫЕ КАНАЛЫ

трансмембранные белки –
высокоспецифичны
Бывают в трех состояниях:
Открыты
Закрыты, но готовы к открытию
Закрыты - инактивированы

11.

m
m
m
1
2
h
h
3
h
Количество открытых каналов регулирует
Проницаемость мембраны

12. ИОННЫЕ КАНАЛЫ – механизм открытия ворот

Потенциалзависимые – ворота
управляются зарядом мембраны
Хемозависимые – ворота
управляются комплексом лигандрецептор

13. Возбудимые ткани

Нервная, мышечная,
эндокринная

14. ВОЗБУДИМОСТЬ

Это способность ткани отвечать на
раздражение возбуждением (генерацией
потенциала действия – ПД)

15. ВОЗБУЖДЕНИЕ

Это процесс генерации (возникновения
ПД) в ответ на раздражение

16. поляризация

Наличие разных зарядов по обе стороны
мембраны:
Снаружи +
Внутри –
Клетка представляет собой «диполь»

17. гиперполяризация

Увеличение разности ПД между
сторонами мембраны
ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ
Уменьшение разности потенциалов
между сторонами мембраны
РЕПОЛЯРИЗАЦИЯ
• Увеличение
величины
МП
после
деполяризации.

18. МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ – МП или ПП

• Это
разность
потенциалов
между
наружной и внутренней поверхностью
мембраны в состоянии покоя.

19. Регистрация мембранного потенциала - внутриклеточная

МкЭ – микроэлектрод
РЭ –
референтный
электрод

20. СХЕМА РЕГИСТРАЦИИ МП

21. МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ

22. Величина МП

Нейрон и кардиомиоцит - от –60 мВ
до –90 мВ
МВ скелетной мышцы — –90 мВ
ГМК около –55 мВ

23.

0
360
360
-90
270

24. ИОННАЯ АСИМЕТРИЯ

25. ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ МП

ИОННАЯ АСИМЕТРИЯ
Концентрационный градиент калия
1.
[Kin ]
= 20-40 p
[Kex]
Концентрационный градиент натрия
[Naex]
= 8-10 p
[Nain]

26. 2.Полупроницаемость мембраны

Na+
+ + + +
+
+
+
- -
- - -
Cl- K+
Белок-
+
-
+
+

27.

+ + +
К+
SO4-
К+

28. Равновесный потенциал

равновесное состояние – КГ=ЭГ
Равновесный потенциал
для Калия = -86 мВ (Ек+ = -86 мВ)

29. Механизмы поддержания ионной асимметрии

Электрический заряд на
мембране
Натрий-калиевый насос

30. НАТРИЙ – КАЛИЕВЫЙ НАСОС

активный транспорт ионов натрия и калия
против концентрационного градиента с
затратой энергии АТФ.
3Na+
2K+
АТФ

31. ФУНКЦИИ КАЛИЙ-НАТРИЕВОГО НАСОСА

ФУНКЦИИ КАЛИЙНАТРИЕВОГО НАСОСА
Активный транспорт ионов
АТФ-азная ферментативная активность
Поддержание ионной асимметрии
Усиление поляризации мембраны –
электрогенный эффект

32. деполяризация

Возникает при открытии натриевых
каналов
Натрий входит в клетку:
уменьшает отрицательный заряд на
внутренней поверхности мембраны
уменьшает электрическое поле вокруг
мембраны
Степень деполяризации зависит от
количества открытых каналов для
натрия

33. Деполяризация

Na+
0
+
+
-
+
Е0
K+
Белок-
+

34. КРИТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИИ Екр

Уровень деполяризации, при котором
открывается максимально возможное
количество натриевых каналов (все каналы
для натрия открыты)
Поток ионов натрия «лавиной»
устремляется в клетку
Начинается регенеративная
деполяризация

35. Регенеративная деполяризация

Раздражитель
Деполяризация
мембраны
Ув. тока Натрия
в клетку
Ув. проницаемости
для Натрия

36. Порог деполяризации

Разность между величиной исходной
поляризации мембраны (Е0) и
критическим уровнем деполяризации
(Екр)
Δ V= Е0 - Екр
Зависит от соотношения
активированных натриевых и калиевых
каналов

37. Подпороговая деполяризация или локальный ответ ЛО

Местная активная кратковременная и
обратимая деполяризация мембраны, в
ответ на подпороговый стимул
При этом открывается небольшое
количество натриевых каналов и не
начинается регенеративная
деполяризация

38. Свойства ЛО

1.
2.
3.
4.
5.
Не подчиняется закону «все или ничего»
Амплитуда ЛО зависит от силы стимула
Распространяется по мембране затуханием
(декрементом)
Может суммироваться (в результате
амплитуда деполяризации увеличивается)
Трансформируется в потенциал действия
при достижении уровня критической
деполяризации

39. Потенциал действия (ПД)

Это разность потенциалов между
возбужденным и невозбужденным
участками мембраны, которая возникает
в результате быстрой деполяризации
мембраны с последующей ее
перезарядкой.
Амплитуда ПД около 120 – 130 мкВ,
длительность (в среднем) - 3 – 5 мс
(в разных тканях от 0,01мс до 0,3 с).

40.

41.

мВ
+30
3
4
0
2
Екр
1
Е0
-80
5
6
7

42. Фазы ПД

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Медленная даполяризация
Быстрая деполяризация
Инверсия
Реверсия
Быстрая реполяризация
Медленная реполяризация
Гиперполяризация

43. Потенциал действия

Ионные токи натрия и калия

44.

+30
0
Екр
Е0
Na+
К+

45. Условия возникновения ПД

Деполяризация должна достигнуть
критического уровня деполяризации
Ток натрия в клетку должен превышать
ток калия из клетки в 20 раз (каналы для
натрия быстропроводящие, а для калия –
медленные)
Должна развиться регенеративная
деполяризация

46. Изменения возбудимости во время ПД

Возбудимость обратнопропорционально
зависит от величины порога деполяризации
Δ V= Е0 - Екр
ΔV
возбудимость
ΔV
возбудимость

47.

+30
0
Екр
Е0
1
4
5
3
2

48. Фазы возбудимость

1.
2.
3.
4.
5.
Супернормальность
Абсолютная рефрактерность –
отсутствие возбудимости
Относительная рефрактерность
Супернормальность
Субнормальность

49. Закон «все или ничего»

Подпороговый раздражитель вызывает
местную деполяризацию («ничего»)
Пороговый раздражитель вызывает
максимально возможный ответ («Все»)
Сверхпороговый раздражитель вызывает
такой же ответ, что и пороговый
Т.о. ответ клетки не зависит от силы
раздражителя.

50. Законы раздражения

51. Раздражение

Это процесс воздействия на клетку
Эффект воздействия зависит как от
качественных и количественных
характеристик раздражителя, так и свойств
самой клетки

52. Виды раздражения

Механическое
Температурное
Химическое
Биологическое
Электрическое

53. Преимущества электрического раздражителя

1.
2.
Моделирует биологические процессы
(биопотенциалы)
Легко дозируется:
По силе
По времени действия
По времени нарастания силы (крутизне)

54. ЗАКОНЫ РАЗДРАЖЕНИЯ

Это
комплекс
правил,
описывающих
требования, которым должен подчиняться
раздражитель, чтобы он мог вызвать
процесс возбуждения. К ним относятся:
• полярный закон
• закон силы
• закон времени (длительности действия)
• закон крутизны (времени нарастания
силы)

55. Полярный закон

При
внеклеточном
приложении
прямоугольного импульса постоянного
тока
возбуждение
возникает
при
замыкании цепи под катодом, а при
размыкании цепи - под анодом.

56.

Замыкание цепи
-+
+ катод
+
-
-
+
анод
+
-

57.

Размыкание цепи
- +
+ катод
-
+
анод

58. ЭЛЕКТРОТОН ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ

• Изменения возбудимости мембраны при
длительном
воздействии
на
нее
постоянного тока подпороговой силы.
• При этом под катодом развивается
катэлектротон
увеличение
возбудимости.
• под анодом – анэлектротон - снижение
возбудимости.

59.

Электротон. А – катэлектротон.
1 – начальное повышение возбудимости: V1 < V.
2 – катодическая депрессия: V2 > V.
Б – анэлектротон, понижение возбудимости: V1 >
V.

60. КАТЭЛЕКТРОТОН

УМЕНЬШЕНИЕ ВОЗБУДИМОСТИ
КАТОДИЧЕСКАЯ ДЕПРЕССИЯ
УВЕЛИЧЕНИЕ
ВОЗБУДИМОСТИ
ЕКР
Е0

61. АНЭЛЕКТРОТОН

УВЕЛИЧЕНИЕ ВОЗБУДИМОСТИ
АНОДИЧЕСКАЯ ЭКЗАЛЬТАЦИЯ
УМЕНЬШЕНИЕ
ВОЗБУДИМОСТИ
ЕКР
Е0

62. Катодическая депрессия по Вериго

Если потоянный ток действует на мембрану
длительное время, то повышенная возбудимость под катодом изменяется на снижение
возбудимости.
В основе этого явления лежит явление
аккомодации ткани, т.к. постоянный ток
можно представить как ток с бесконечно
малой крутизной нарастания.

63. Законы раздражения

Закон силы – чтобы возник ПД, сила
стимула должна быть не меньше пороговой
величины.
Закон времени – чтобы возник ПД, время
дейстия стимула должно быть не меньше
пороговой величины
Закон крутизны – чтобы возник ПД,
крутизна стимула должна быть не меньше
пороговой величины

64. Зависимость силы от времени действия

Р – реобаза – это минимальная сила
тока, вызывающая возбуждение
ПВ – полезное время – минимальное
время
действия
раздражающего импульса силой в
одну реобазу, необходимое для
возбуждения.
Хр – хронаския - минимальное
время действия раздражающего
импульса силой в 2 реобазы
необходимое для возикновенния
ПД.

65. Аккомодация

Это способность ткани приспосабливаться
к длительно действующему раздражителю.
При этом сила его также увеличивается
медленно (маленькая крутизна)
Происходит смещение критического уровня
деполяризации в сторону нуля
Натриевые каналы открываются не
одновременно и ток натрия в клетку
компенсируется током калия из клетки. ПД
не возникает, т.к. нет регенеративной
деполяризации

66.

Аккомодация.

67.

Аккомодация проявляется в увеличении пороговой силы
стимула при уменьшении крутизны нарастании стимула –
чем меньше крутизна, тем больше пороговая сила
В основе аккомодации ткани лежит процесс инактивации
натриевых каналов. Поэтому чем меньше крутизна нарастания стимула – тем больше инактивируется натриевых
каналов – происходит смещение уровня критической
деполяризации и возрастает пороговая сила стимула.
Если крутизна нарастания стимула будет меньше пороговой величины, то ПД не возникает и будет наблюдаться
только локальный ответ.

68. Катодическая депрессия по Вериго

Если потоянный ток действует на мембрану
длительное время, то повышенная возбудимость под катодом изменяется на снижение
возбудимости.
В основе этого явления лежит явление
аккомодации ткани, т.к. постоянный ток
можно представить как ток с бесконечно
малой крутизной нарастания.