Основным свойством живых клеток и тканей является раздражимость, т.е. способность реагировать изменением обмена веществ в ответ на действия раздражителей. Возбудимость – свойство клеток отвечать на раздражение возбуждением. К возбудимым относятся нервные, мышечные и секреторные клетки.
Возбуждение –ответная реакция на раздражение клеток и тканей, проявляющееся в специфической для нее функции (проведение возбуждения нервной тканью, сокращение мышц, секреция железы) и неспецифических реакциях (генерация потенциала действия, метаболические изменения).
Большая или меньшая скорость реакции, которыми сопровождается деятельность ткани или органа на действия раздражителя называется лабильностью (функциональной подвижностью). Наибольшей лабильностью обладает нервная ткань. Сила, длительность и быстрота реакции возбудимых объектов значительно варьирует.
По своей энергетической сущности раздражители могут быть механическими, термическими, электрическими, химическими, а по биологическому значению адекватными и неадекватными.
Адекватные – это природные раздражители, способные при минимальной энергии раздражения вызвать возбуждение рецепторных аппаратов и клеток, специально приспособленных для восприятия данного вида раздражителя. Для сетчатки глаза адекватный раздражитель световой луч, для слуховых рецепторов – звуковые колебания, для мышечных волокон – нервный импульс, для рецепторов воспринимающих газовый состав воздуха – углекислый газ.
Неадекватные– неспецифические, вызывают ответную реакцию нервной системы, но лишь при значительной силе и продолжительности воздействия.
Порог возбудимости – это минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать процесс возбуждения.
Раздражители меньшей или большей силы называют соответственно – подпороговыми и сверхпороговыми. Порог возбуждения нерва ниже, чем порог возбуждения мышцы и особенно железы. Состояние ткани (работа, утомление, уровень метаболизма) также влияют на величину порога.
Признаки возбуждения определяются формой перехода от состояния покоя к деятельности, так для нервной ткани – это генерация распространяющегося нервного импульса, синтез и разрушение медиаторов, для мышечной – сокращение, для железистой – образование и выделение секрета. Возбуждение может быть местным и распространяющимся.
Законы возбуждения
1-й закон (закон силы). Ткань отвечает на действие раздражителя возбуждением только в том случае, если раздражение имеет определенную силу. Реобаза – минимальная сила электрического тока, способная вызвать возбуждение. Чем возбудимее ткань, тем меньше для нее пороговая сила возбуждения и, следовательно, более слабый раздражитель может вызвать возбуждение. Возбудимость мышцы меньше возбудимости нерва.
2-й закон (закон времени). Ткань отвечает на действие раздражителя пороговой силы и выше только в том случае, если раздражитель действует определенное время. Это время для различных тканей неодинаково. Наименьшее время действия раздражителя пороговой силы, необходимое для того, что бы вызвать возбуждение, называют полезным временем. Хронаксия – это наименьшее время, необходимое для развития ответной реакции ткани, при условии, когда на нее действует раздражитель (электрический ток), равный удвоенной реобазе: измеряется в миллисекундах.
3-й закон (закон крутизны нарастания силы раздражения). Условием раздражения является нарастание силы с достаточной быстротой, которая характеризуется его крутизной; чем выше скорость нарастания силы раздражителя, тем ниже величина пороговой силы раздражителя, раздражитель может не вызвать ответной реакции ткани. Это связано со свойством такни приспосабливаться к раздражителю. Такое изменение состояния ткани называется аккомодацией или приспособлением.
4-й закон (полярный закон действия раздражителя, или закон действия постоянного тока). При действии постоянного тока на ткань возбуждение возникает только на катоде или аноде, таким образом, в момент замыкания цепи постоянного тока возбуждение возникает всегда только под катодом, а в момент размыкания – только под анодом.
5-й закон («все или ничего»). Структурно-функциональные единицы ткани (клетки, нервные волокна и др.) отвечают на действие раздражителя только по принципу «все или ничего». Сущность закона состоит в том, что на раздражитель пороговой силы ткани отвечают максимальной силой возбуждения – это универсальный закон.
Биоэлектрические явления в организме. История вопроса. Первые сведения о способности живых тканей генерировать (образовывать) электричество были получены во второй половине XVIII века на примере рыб, имеющих электрические органы, подобные аккумулятору. Однако существование «животного электричества», как проявления жизнедеятельности тканей было установлено итальянским ученым Гальвани и опубликовано в 1791 году – «Трактат о силе электричества при мышечном движении».
Он замыкал цепь из двух металлических пластинок (медь и цинк) связанных проводником на мышце лягушки и получал ее сокращение в результате электрического разряда.
Современник Гальвани – А. Вольта объяснил это явление, как результат возникновения постоянного тока в цепи двух разнородных металлов, где препарат (мышца) служит солевым проводником – электролитом.
Читайте также: Шитье берет из ткани
Однако Гальвани предложил новый вариант опыта без использования металлических проводников: при набрасывании перерезанного седалищного нерва стеклянным крючком на мышцу (или неповрежденного нерва на разрез мышцы) происходило вздрагивание мышцы.
В этом споре Вольта и Гальвани оказались оба правы. Вольта в поисках электричества металлов изобрел первый в мире источник постоянного тока, а Гальвани доказал наличие электричества в живой ткани.
Природа мембранного электробиопотенциала. Потенциал покоя, птенциал действия (токи покоя, ток действия)
Живая клетка – нервная, мышечная, железистая – во всех органах в результате обмена веществ генерирует электрический потенциал, т.е. биологически создаваемый электрический ток.
Потенциал покоя. Природа возникновения электрического потенциала состоит в следующем:
а) во всех возбудимых тканях существует электрический потенциал между внутренней и внешней сторонами плазматической мембраны (между протоплазмой клетки и межклеточной жидкостью);
б) в невозбужденном состоянии (т.е. покое) клетки этот потенциал называется током покоя имеет определенную направленность: внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно, внешняя положительно, т.е имеется разность потенциалов + и — . Если поместить электроды вольтметра во внутреннюю часть клетки, то можно видеть электрическое напряжение в скелетных мышцах, равное — 90 мВ, гладких мышцах -30-70 мВ, миокарде — 80 мВ, в нервных клетках и волокнах – 60-70 мВ, эритроцитах — 7-10 мВ;
в) разность потенциалов на внутренней и внешней поверхности мембраны обусловлена ассиметричным распределение ионов внутри и вне клетки и избирательнй проницаемостью мембраны, в которой для этого есть поры до 500 шт/10 -6 мм 2 ;
г) во внеклеточной жидкости главным катионом является Na + , его концентрация здесь в 10-20 раз выше, чем внутри клетки. Основной катион внутри клетки – К + , здесь его в 20-40 раз больше, чем во внеклеточной жидкости. Анионы внеклеточной жидкости — хлорид (Cl — ) и гидрокарбонат-ионы (HCO ). Они удерживают натрий. Внутри клетки отрицательными анионами являются молекулы белка, аминокислот, органических кислот;
д) согласно законам диффузии и осмоса для уравновешивания концентрации ионов К и Na по обе стороны мембраны, калий должен выходить из клетки, а натрий через мембрану проникать внутрь клетки. Однако этого не происходит, так как каналы проницаемы только для калия и хлора, а гидротированный натрий не проходит через поры. Калий стремится покинуть клетку, и определенная его часть выходит наружу. В результате на внешней стороне мембраны образуется положительный потенциал, а внутри клетки – отрицательный;
е) такое движение К + и Cl — и нарастание потенциала происходит до тех пор, пока сила препятствующая выходу калия не станет равной осмотическому давлению ее ионов. Такое состояние называется калиевым равновесным потенциалом. Это — ток покоя. Ионы Na + , пассивно проникающие в клетку, обратно диффундируют (против концентрационного и электрического градиента) крайне слабо, так как повышение их уровня во внутриклеточной жидкости недопустимо. Они выводятся актмвно с помощью ионно натриевого насоса. Активный транспорт Na + из клетки сопряжен со входом К + в клетку, что выгодно с точки зрения затрат энергии. В сопряженном натриево-калиевом насосе движение ионов осуществляется переносчиками — белками мембраны с участием энергии АТФ. За счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ три иона Na + выводятся наружу и два иона К + поступают внутрь клетки.
Таким образом потенциал покоя и положительный заряд на поверхности мембраны обусловлен, главным образом, движением ионов калия по градиенту концентрации. Отрицательный заряд внутри клетки в состоянии покоя обусловлен высокой концентрацией внутри клетки недиффундируемых анионов и входом в нее некоторого количества анионов хлора из внеклеточной жидкости.
Потенциал покоя является основой распрастраняющегося нервного импульса в возбудимых тканях. Снижение величины мембранного потенциала называется деполяризацией, а увеличение гиперполяризацией.
Потенциал (ток) действия.Потенциалом действия называется быстрое колебание (спайк) мембранного потенциала, возникшее при возбуждении нервных или мышечных клеток. При этом происходит деполяризация мембраны.
В основе генерации тока действия лежат резкие обратимые изменения проницаемости натриевых и калиевых каналов мембраны в результате действия раздражителя на уровне не ниже порогового. Когда это происходит изменяется конформация белковых молекул, пронизывающих мембрану, что приводит к открытию или закрытию пор на мембране (ворот ионных каналов).
В результате резко возрастает пропускная способность натриевых каналов. Ионы натрия лавинообразно проникают внутрь клетки, их проникновение в 20-30 раз выше проникновения ионов калия. Переход натрия в клетку, приводит к быстрой деполяризации мембраны с последующей сменой полярности за 1 миллисекунду. Внешняя сторона мембраны становится – электроотрицательной, внутренняя – электроположительной. Электрический потенциал внутри клетки изменяется от -70 мВ до +40мВ.
Читайте также: Чем выводится йод с ткани
Постепенно поток ионов натрия прекращается вследствии восстановительного процесса по закрытию натриевых каналов (инактивация натриевых каналов). Начинают активизироваться каналы калия. Ионы калия в большом количестве выходят из клетки, скапливаются на наружной поверхности в результате мембранный потенциал внутри клетки становится отрицательным, а на внешней стороне клетки – положительный. Инактивация способствует увеличению концентрации ионов кальция в клетке. Калиево-натриевый насос направлен на то, чтобы не было длительных сдвигов градиентов концентрации. Поэтому начинается очень быстро процесс выкачивающий избыток ионов натрия, вошедших в клетку, и обмен их на катионы калия.
Это — фаза реполяризации: восстановления потенциала покоя, она длится 1-2 миллисекунды. Во время деполяризации, т.е. смены полярности, соответствующий участок мембраны становится полностью невозбудимым (это — период абсолютной рефрактерности). Он играет важную роль, ограничивая максимальную частоту генерации потенциала действия.
Возбудимые ткани. Общие свойства. Законы раздражения.
Понятие о возбудимых тканях. Свойства живых и возбудимых тканей: раздражимость, возбудимость, проводимость, лабильность, их количественные характеристики: порог раздражения, скорость проведения возбуждения, предельный ритм раздражения. Законы раздражения: закон силы и правило «все или ничего», закон соотношения силы и длительности действия раздражителя, закон градиента.
К возбудимым тканям относятся ткани, клетки которых способны отвечать на действие раздражителя развитием потенциала действия или возбуждением. К возбудимым тканям относятся нервная, все виды мышечной ткани: скелетная, сердечная, гладкая; и железистая ткань. Этим тканям присущи общие свойства:
Раздражимость – способность ткани отвечать на действие раздражителя любым образом: изменением формы (например при сокращении мышц), интенсивности обмена веществ, проницаемости, и др.
Возбудимость– это частное проявление свойства раздражимости. Способность клетки на действие раздражителя отвечать возбуждением, т. е. развитием потенциала действия. Возбудимость у разных клеток может быть различной. Оценивается онапорогом раздражения, т. е. минимальной силой раздражителя, способного вызывать возбуждение. Как уже отмечалось выше, для развития возбуждения или потенциала действия необходимы определенные условия: пороговый раздражитель, действуя на клетку, должен снизить мембранный потенциал до критического уровня деполяризации, после чего откроются потенциалзависимые натриевые каналы и сформируется потенциал действия. Если раздражитель слабый, т. е. имеет величину меньше порогового значения, то мембранный потенциал не достигает критического уровня и возникает лишь локальный или местный ответ.
Оценивая порог раздражения можно сравнить возбудимость различных объектов. Известно, что возбудимость нервных клеток значительно выше мышечных и секреторных.
Проводимость – способность ткани проводить возбуждение. Это важное свойство нервной ткани. Отростки нейронов являются проводниками возбуждения. Показателем проводимости является скорость проведения возбуждения, она самая высокая у нервных клеток.
Лабильность – свойство ткани отвечать наибольшим числом возбуждений в единицу времени в соответствие с предложенным ритмом раздражения. Ткани, быстро реагирующие на раздражители, могут ответить в единицу времени большим числом возбуждений. Показателем лабильности является максимальное число возбуждений в единицу времени. Например, нервная клетка способна формировать до 1000 потенциалов действия в секунду.
Все названные свойства определяются свойствами плазматической мембраны.
Раздражитель – любой фактор, способный при определенных условиях вызывать возбуждение клетки.
1) физические (механические, электрические, световые, звуковые и др.);
2) химические (вкусовые, обонятельные, кислоты, газы, и др.);
3) семантические (информационные).
1) подпороговые (слабые, не способные вызывать возбуждение, но вызывающие развитие местного или локального потенциала);
2) пороговые (имеющие минимальную силу, способную вызвать
3) надпороговые (их сила больше пороговой).
с биологической точки зрения:
1) адекватные (ткань в процессе эволюции к ним приспособилась, например, свет для рецепторов зрения).
2) неадекватные раздражители (способны вызывать возбуждение только при большой силе).
Электрический ток – это универсальный раздражитель. Он широко используется в экспериментах, т. к. его легко задавать по силе, продолжительности и частоте действия.
Законы раздражения определяют, при каких условиях может возникать возбуждение.
Закон силыилизакон «всё или ничего»гласит — чтобы возникло возбуждение клетки, раздражитель должен иметь силу не менее порогового значения. Этот закон рассматривает также зависимость величины ответа от силы раздражителя. Если речь идет об отдельной клетке (нейрон, мышечное волокно), то зависимость носит название правила «все или ничего». Суть которого в следующем, если раздражитель имеет силу ниже порогового значения, ответа со стороны клетки нет — «ничего». Если раздражитель имеет силу выше порогового значения, то ответ — величина потенциала действия, остается постоянным, независимо от того, насколько раздражитель превысит пороговое значение – «всё». Если речь идет о ткани, т. е совокупности клеток, например, мышца – совокупность мышечных волокон, или нервный ствол – совокупность аксонов, то в этом случае величина ответа может быть (до определенного момента) тем больше, чем сильнее раздражитель. Это объясняется различной возбудимостью клеток. Наиболее возбудимые клетки реагируют на раздражитель меньшей силы, а по мере увеличения силы раздражителя в процесс развития возбуждения вовлекаются клетки, у которых порог раздражения выше.
Читайте также: Ткань состоит из ниток
Закон соотношения силы и длительности действия раздражителя или Закон времени утверждает, что раздражитель для того, чтобы вызвать возбуждение должен быть не только достаточно сильным, но и должен действовать на ткань некоторое время, то есть быть достаточно длительным. Оказалось, что в определенном диапазоне существует обратная зависимость между силой и длительностью действия раздражителя: чем меньше времени действует раздражитель, тем выше должна быть его сила, чтобы возникло возбуждение.
Есть следствие этого закона: даже сверхсильный раздражитель, но действующий короткое время, не способен вызвать возбуждение.
Закон градиентаутверждает, что раздражитель способен вызывать возбуждение, только если он достигает порогового значения достаточно быстро. Если раздражитель имеет низкую скорость нарастания, то, чтобы вызвать возбуждение его пороговая сила должна увеличиваться. При слишком медленном нарастании силы раздражителя ткань может разрушиться, но так и не ответить возбуждением, даже если при этом раздражитель достигнет величины значительно большей порогового значения.
Дело в том, что в ответ на действие раздражителя в клетке запускаются два процесса: активирующий натриевую проницаемость мембраны за счет открытия натриевых каналов и инактивирующий натриевую проницаемость за счет закрытия натриевых каналов. При быстром нарастании силы раздражителя процесс активации опережает процесс инактивации и потенциал действия развиваются. А при медленном нарастании раздражителя инактивационные процессы могут опередить активационные и возбуждение не развивается.
Этот закон лежит в основе закаливания. Постепенно нарастающий по силе раздражитель укрепляет здоровье, не нанося вреда организму.
В целом законы раздражения определяют каким должен быть раздражитель, чтобы вызвать возбуждение: достаточно сильным, длительным и быстрым.
19. При действии подпорогового раздражителя возникает:
20. При действии сверхпорогового раздражителя возникает:
21. По силе не различают раздражители:
22. При действии порогового раздражителя возникает:
а) изменение ионной проницаемости клеточной мембраны.
б) увеличение объема цитоплазмы клетки.
в) способность переходить из состояния покоя в состояние возбуждения.
г) увеличение заряда на клеточной мембране.
д) уменьшение заряда на клеточной мембране.
а) изменение ионной проницаемости клеточной мембраны.
б) увеличение площади клеточной мембраны.
в) переход из состояния покоя в состояние возбуждения.
г) увеличение заряда на клеточной мембране.
д) способность клеточной мембраны распространять возбуждение.
а) способность с наибольшей частотой отвечать на действие раздражителя.
б) скорость течения обменных процессов в клетке.
в) способность переходить из состояния возбуждения в состояние покоя.
г) увеличение заряда на клеточной мембране.
д) способность распространять возбуждение по клеточной мембране.
26. Мерой лабильности является:
а) предельное число возбуждений.
б) скорость проведения возбуждения.
г) разность потенциалов на мембране.
27. Мерой возбудимости является:
а) предельный ритм возбуждения.
б) скорость проведения возбуждения.
г) разность потенциалов на мембране.
д) предельный ритм раздражения.
28. Мерой проводимости является
а) предельная частота возбуждений.
б) скорость проведения возбуждения.
г) разность потенциалов на мембране.
д) предельный ритм раздражения.
29. С увеличением скорости нарастания силы порогового раздражителя порог возбудимости:
30. На увеличение силы раздражителя ткань отвечает:
г) по принципу «все или ничего»
д) снижением порога возбудимости.
31. Зависимость между силой порогового раздражителя и длительностью его воздействия характеризуется как:
32. Если клетку раздражать 200 раз в секунду, то на каждый стимул возникает ПД, но если частоту раздражения увеличить, а количество ответов будет не более, чем 200 ПД/с. Эта величина является:
33. При медленном увеличении силы раздражителя, действующего на клетку:
а) порог раздражения повышается,
б) пророг раздражения снижается
в) порог раздражения не меняется
г) проявляется закон «все или ничего»
34. Укажите наиболее лабильную клетку из имеющих предельный ритм возбуждения:
35. К возбудимым тканям не относится:
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
Мастерица © 2023
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер