Учебное пособие представляет собой описание острых экспериментов на лягушках, иллюстрированное авторскими фотографиями, и содержит пояснение методик и результатов опытов, проводимых во время практических занятий, а также в обучающих видеофильмах, созданных на кафедре нормальной физиологии в 2014–2015 гг. Пособие предназначено для студентов медицинских вузов, изучающих физиологию возбудимых тканей, и преподавателей физиологии. Одобрено цикловой методической комиссией по медико-биологическим и медико-профилактическим дисциплинам ПСПбГМУ им. акад. И. П. Павлова 01.02.2016 г., протокол № 2.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Физиология возбудимых тканей в опытах предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Опыт № 1, доказывающий существование мембранного потенциала (второй опыт Л. Гальвани)
Впервые опыт, который неопровержимо доказывает существование электричества в живых тканях, проведен итальянским врачом Луиджи Гальвани в конце XVIII в. Для проведения этого опыта из задней лапки лягушки подготавливают нервно-мышечный препарат, состоящий из икроножной мышцы, седалищного нерва и части позвоночника (рис. 1). На икроножной мышце делают надрез (рис. 2) и набрасывают на нее дистальный отрез седалищного нерва, при этом мышца сокращается. Нерв должен располагаться так, чтобы он касался и поврежденного, и неповрежденного участков мышцы (рис. 3). В опыте отсутствуют какие-либо источники тока, значит, живые ткани сами «производят» электричество.
Рис. 1. Препарат из задней лапки лягушки
Рис. 3. Нерв наброшен на мышцу (объяснение в тексте)
Этот опыт называют вторым опытом Гальвани, или опытом без металла, поскольку ему предшествовал первый вариант опыта, в котором сокращение происходит, когда лапки лягушки, подвешенные на медном крючке, прикасаются к железной пластинке. В этом случае цепь из разнородных металлов, разделенных раствором электролита, образует источник постоянного тока (гальванический элемент). Л. Гальвани потратил несколько лет, чтобы изменить опыт и доказать наличие «животного электричества». Естественно, научно объяснить это явление 200 лет назад было невозможно.
Вопрос 10. Электрические явления в возбудимых тканях. История их открытия.
Одним из важных свойств живых клеток является их электрическая возбудимость, т.е. способность возбуждаться в ответ на действие электрического тока. Высокая чувствительность возбудимых тканей к действию слабого электрического тока впервые была продемонстрирована Гальвани в опытах на нервно-мышечном препарате задних лапок лягушки. Если к нервно-мышечному препарату лягушки приложить две соединенные между собой пластинки из различных металлов, например медь—цинк, таким образом, что бы одна пластинка касалась мышцы, а другая — нерва, то мышца будет сокращаться (первый опыт Гальвани).
Детальный анализ результатов опытов Гальвани, проведенный А. Вольта, позволил сделать другое заключение: электрический ток возникает не в живых клетках, а в месте контакта разнородных металлов с электролитом, поскольку тканевые жидкости представляют собой раствор солей. В результате своих исследований А.Вольта создал устройство, получившее название «вольтов столб» — набор по следовательно чередующихся цинковых и серебряных пластинок, раз деленных бумагой, смоченной солевым раствором. В доказательство справедливости своей точки зрения Гальвани предложил другой опыт: набрасывать на мышцу дистальный отрезок нерва, который иннервирует эту мышцу, при этом мышца также сокращалась (второй опыт Гальвани, или опыт без металла). Отсутствие металлических про водников при проведении опыта позволило Гальвани подтвердить свою точку зрения и развить представления о «животном электричестве», т. е. электрических явлениях, возникающих в живых клетках. Окончательное доказательство существования электрических явлений в живых тканях было получено в опыте «вторичного тетануса» Маттеуччи, в котором один нервно-мышечный препарат возбуждался током, а биотоки сокращающейся мышцы раздражал нерв второго нервно-мышечного препарата.
Читайте также: Супер нн полиуретановый клей для баннерной ткани 1 л
В конце XIX века благодаря работам Л. Германа, Э. Дюбуа-Раймона, Ю. Бернштейна стало очевидно, что электрические явления, которые возникают в возбудимых тканях, обусловлены электрическими свойствами клеточных мембран.
Электрические явления в возбудимых тканях
Классификация:
Биопотенциалы — общее название всех видов электрических процессов в живых системах.
Потенциал повреждения — исторически первое понятие об электрической активности живого (демаркационный потенциал). Это разность потенциалов между неповрежденной и поврежденной поверхностями живых возбудимых тканей (мышцы, нервы). Разгадка его природы привела к созданию мембранной теории биопотенциалов.
Мембранный потенциал (МП) — это разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями клетки (мышечного волокна) в покое. Обычно МП, или потенциал покоя, составляет 50-80 мВ, со знаком «-» внутри клетки. При возбуждении клетки регистрируется потенциал действия (его фазы: пик, следовая негативность, следовая позитивность) — быстрое изменение мембранного потенциала во время возбуждения.
Внеклеточно-регистрируемый потенциал действия, внутриклеточно-регистрируемый потенциал действия — это варианты потенциалов действия, форма которых зависит от способа отведения (см. ниже).
Рецепторный (генераторный) потенциал — изменение МП рецепторных клеток во время их возбуждения.
Постсинаптические потенциалы (варианты: возбуждающий постсинаптический потенциал — ВПСП, тормозной постсинаптический потенциал — ТПСП, частный случай возбуждающего постсинаптического потенциала — ПКП — потенциал концевой пластинки).
Вызванный потенциал — это потенциал действия нейрона, возникающий в ответ на возбуждение рецептора, несущего информацию к этому нейрону.
Работа №1 Опыты Гальвани
Цель: ознакомиться с биоэлектрическими явлениями с помощью биологических проб.
Оборудование: биметаллический пинцет, набор препаровальных инструментов, лоток, универсальный штатив, марлевые салфетки, раствор Рингера.
Объект исследования: лягушка.
Ход работы. Готовят нервно-мышечный препарат двух задних лапок лягушки. Берут биметаллический пинцет, одна бранша которого сделана из меди, а другая — из цинка. Медную браншу подводят к седалищному нерву, а другую прикладывают к мышце лапки.
Читайте также: Классификация волокон для производства тканей
Опишите и объясните наблюдаемые явления.
Суть первого опыта Гальвани состоит в том, что при соприкосновении нервно-мышечного аппарата с биметаллическим пинцетом наблюдается сокращение мышц. Первый опыт Гальвани с металлом косвенно доказывает наличие живого электричества при раздражении биметаллическим пинцетом нервно-мышечного препарата.
Второй опыт Гальвани
Вторым опытом Гальвани впервые было доказано существование в тканях «животного электричества», которое возникает между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы. Если эти два участка соединить нервом нервно-мышечного препарата, то возникает ток покоя, который раздражает нерв и вызывает сокращение мышцы.
Оборудование: набор препаровальных инструментов, лоток, пипетка, стеклянный крючок, марлевые салфетки, раствор Рингера.
Объект исследования: лягушка.
Ход работы. Готовят нервно-мышечный препарат задней лапки лягушки. Тщательно препарируют седалищный нерв и отсекают его у позвонков. Мышцу пересекают в нижней трети и стеклянным крючком быстро набрасывают седалищный нерв таким образом, чтобы он одновременно коснулся поврежденной и неповрежденной поверхности мышцы.
Опишите и объясните наблюдаемые явления
| ВЫВОД: Второй опыт Гальвани, для этого следует положить нервно-мышечный аппарат на доску. После чего, нужно отрезать кусочек мышцы и с помощью стеклянного крючка быстро набросить нерв препарата на поврежденный участок мышцы так, чтобы он коснулся одновременно неповрежденной и поврежденной поверхности мышцы. Мышца при этом начинает сокращаться. В этом случае источником электродвижущей силы являлась разность потенциалов между неповрежденным и поврежденным участком нерва. Таким образом, второй опыт Гальвани доказал существование животного электричества. Появление электрических токов, что возникают при возбуждении, заключается в том, что участок ткани (нерв, мышца т.п.) в момент возбуждения заряжается по отношению к другим участкам электроотрицательно. Участки, что находятся в покое, заряжены электроположительно. Итак, возникает разность потенциалов, что является необходимым условием появления электрического тока. |
ЗАНЯТИЕ №4: Физиология синаптической передачи. Нейрон и его интегративная функция.
Вопросы для подготовки
1. Морфофункциональная характеристика нервной клетки.
2. Классификация нервных проводников. Физиологические свойства нерва.
3. Законы проведения возбуждения по нервным волокнам.
4. Механизм проведения возбуждения по миелинизированным и безмиелиновым волокнам. Понятие о токах действия.
5. Синапс. Классификация. Морфофункциональная организация химического синапса. Структура пре- и постсинаптической мембран. Понятие о медиаторах, фармакорецепторах.
6. Основные этапы и особенности передачи возбуждения в химическом синапсе. Понятие о возбуждающем и тормозном постсинаптическом потенциале (ВПСП и ТПСП), потенциале концевой пластики (ПКП). Свойства ВПСП и ТПСП.
7. Электрическая синаптическая передача. Строение и функции электрических синапсов.
8. Нейрон как морфо-функциональная единица ЦНС, функциональная классификация нейронов. Интегративная функция нейрона, механизмы ее осуществления.
Читайте также: Лен это холщовая ткань
9. Глия, виды, свойства, функции.
10. Торможение, виды торможения.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:
1. Перечислите законы проведения возбуждения по нервным проводникам.
Закон анатомической и физиологической непрерывности – возбуждение может распространяться по нервному волокну только в случае его морфологической и функциональной целостности.
Закон двустороннего проведения возбуждения – возбуждение, возникающее в одном участке нерва, распространяется в обе стороны от места своего возникновения. В организме возбуждение всегда распространяется по аксону от тела клетки (ортодромно).
Закон изолированного проведения – возбуждение, распространяющееся по волокну, входящему в состав нерва, не передается на соседние нервные волокна.
2. Дайте определение понятию синапс.
(synapse) — функциональный контакт мембран двух нервных клеток, через который нервные импульсы передаются от одного нейрона к другому. ( состоит из пресинаптической и постсинаптической частей, разделенных синаптической щелью — ред.) Достигнув синапса, импульс вызывает освобождениенейромедиатора, который диффундирует в синаптическую щель и связывается с рецептором постсинаптической мембраны, что приводит к возникновению электрического импульса в следующем нейроне. Некоторые клетки головного мозга образуют более 15 000 синапсов (в синапсах происходит преобразование электрических сигналов в химические и обратно). См. также Соединение нервно-мышечное.
3. Укажите на схеме основные элементы химического синапса и этапы синаптической передачи.
| Тело нейрона |
| Синоптическая щель |
| Нервное окончание |
4. Схематически изобразите нейрон, укажите его основные структурные элементы, перечислите физиологические свойства нейрона.
Основные свойства нейронов: раздражимость, возбудимость, проводимость, лабильность, инертность, утомляемость, торможение, регенерация.
5. Перечислите основные механизмы инактивации медиаторов, значение инактивации медиаторов.
Инактивация медиатора – полная потеря активности – необходима для деполяризации постсинаптической мембраны и восстановления исходного уровня мембранного потенциала.
Наиболее важным путем инактивации является гидролитическое расщепление медиатора с помощью ингибиторов. Для АХ ингибитором является холинэстераза, для НА и адреналина – моноаминооксидаза (МАО) и катехоламинэстераза (КОМТ). Продукты расщепления медиатора снова поступают в кровь и циркулируют, как его предшественники.
Другой путь удаления медиатора из синаптической щели – обратный захват его пресинаптическими окончаниями (пиноцитоз) и обратный аксонный транспорт, особенно выраженный для катехоламинов.
Для НА и адреналина характерно то, что несмотря на наличие ингибиторов, разрушению подвергается их незначительное количество, и они снова депонируются синаптическими пузырьками в цитоплазме синаптических окончаний. Это создает возможность их быстрого поступления в синаптическую щель под влиянием нового нервного импульса.
6. Дайте определение процессу торможения
Это активный процесс нервной деятельности, противоположный возбуждению и вызывающий задержку рефлексов. Условные рефлексы, которые вырабатываются у собаки на основе использования тормозного процесса, называются тормозными, или отрицательными. Ярким примером такого рефлекса является запрещение нежелательных действий собаки по команде.
- 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