Виды электрических явлений в возбудимых тканях методы регистрации биопотенциалов

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.

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.

Классификация биоэлектрических явлений

Физиология возбудимых тканей.

Конспект предназначен для дополнительной подготовки студентов к практическим занятиям и коллоквиуму по возбудимым тканям. Составитель – студент 231 гр. Шубин А.С.

1) «Нормальная физиология» Агаджанян Н. А., Тель Л. З.

2) «Нормальная физиология» Орлов Р. С., Ноздрачев А. Д.

3) Учебное пособие «Физиология на отлично» Савченков Ю.И.

4) Практические занятия к.б.н., доцента Патуровой И. Г.

Читайте также: Как обшить тканью подлокотник у дивана

5) Лекции к.м.н., доцента Чистоедовой И. А.

Список вопросов для подготовки к итоговому занятию:

1. Возбудимые ткани. Общие свойства возбудимых тканей.

2. Классификация биоэлектрических явлений.

3. Методы регистрации биоэлектрических явлений.

4. Современные представления о строении и функции мембран.

5. Ионные каналы возбудимых тканей. Виды ионных каналов. Транспорт ионов в мышечных клетках.

6. Пассивный транспорт веществ через мембрану (простая и облегченная диффузия).

7. Первично- активный транспорт (калий-натриевый насос, кальциевый насос).

8. Вторично-активный транспорт (перенос глюкозы и аминокислот в энтероцитах и в почечных канальцах).

9. Понятие о котранспорте. Симпорт и антипорт (привести конкретные примеры)

10. Показатели, характеризующие возбудимость, проводимость и лабильность.

11. Методы определения лабильности возбудимых тканей.

12. Методы исследования возбудимости нервов и мышц. Хронаксиметрия.

13. Условия, необходимые для возбуждения возбудимой клетки. Адекватные и неадекватные раздражители. 14. Определение скорости распространения возбуждения в периферических нервах.

15. Мембранный потенциал и его происхождение

16. Современные представления о процессе возбуждения. ПД и его фазы. Особенности местного и распространяющегося возбуждения.

17. Фазы ПД, ионный механизм возникновения ПД.

18. Форма ПД при внутриклеточном отведении и при внеклеточном. Особенности ПД гладких и сердечных мышц.

19. Законы раздражения возбудимых тканей (общая формулировка). Закон силы (правило “все или ничего”, градуальная зависимость величины ответа от силы раздражителя).

20. Зависимость пороговой силы раздражителя от его длительности. Понятие о реобазе и хронаксии, о полезном времени.

21. Зависимость пороговой силы раздражителя от его скорости нарастания (закон градиента ). Явление аккомодации.

22. Действие постоянного тока на живые ткани (закон полярного действия тока Пфлюгера ).

23. Соотношение фаз возбудимости с фазами ПД (абсолютная и относительная рефрактерные фазы, фаза экзальтации, субнормальной возбудимости.)

24. Классификация мышц, мышечных волокон. Функция скелетных и гладких мышц.

25. Ультраструктура мышечного волокна протофибриллы: Т-система, саркоплазмотический ретикулюм). Роль этих структур в регуляции мышечного сокращения.

26. Современная теория мышечного сокращения и расслабления.

27. Модель “скользящий филамент — вращающийся мостик”. Мостиковый цикл. 31

28. Электромеханическое сопряжение в скелетных мышцах. Регуляция взаимодействия актина и миозина Режимы сокращения скелетных и гладких мышц.

29. Основные факторы, влияющие на силу сокращения скелетной мышцы.

30. Определение силы мышц. Динамометрия

31. Физиологические свойства скелетной мышцы.

32. Работа мышц — статическая и динамическая. Зависимость величины выполненной работы от нагрузки Общие принципы работы химического синапса. Свойства химического синапса.

33. Энергетика сокращения мышцы. Пути ресинтеза АТФ в скелетных мышцах.

34. Одиночное сокращение и тетанус скелетных мышц. Оптимум и пессимум раздражения Рабочая гипертрофия. Атрофия скелетных мышц от бездействия.

35. Тропомиозин, тропонин, лейотонин, киназа легких цепей миозина, специфическая фосфатаза — их роль в регуляции мышечного сокращения.

36. Электромиография. Двигательные единицы и их классификация. Особенности мембранного потенциала и потенциала действия в скелетных и гладких мышцах.

37. Виды сокращений гладких мышц. Принципы регуляции сократительной активности гладких мышц.

38. Показатели деятельности мышц (сила, мощность, работа, выносливость).

39. Процессы регуляции взаимодействия актина и миозина в гладких мышцах. Процессы расслабления в скелетных и гладких мышцах.

40. Изотоническое и изометрическое сокращения гладких мышц.

41. Теория утомления скелетных мышц.

42. Механизмы утомления изолированной скелетной мышцы и особенности развития утомления в условиях целостного организма.

43. Строение синапсов. Медиаторы и рецепторы постсинаптической мембраны.

44. Химические синапсы. Механизм проведения возбуждения через них.

Читайте также: Ткань для детских пеленок фланель

45. Классификация синапсов.

46. Возбуждающие синапсы — медиаторы, механизм генерации ВПСП, эффекты.

47. Медиаторы синапсов спинного мозга.

48. Нервно-мышечный синапс: строение, медиация, рецепторы. Ионные механизмы ТПСП.

49. Характеристика холинорецептора в нервно-мышечном синапсе. Блокаторы синаптической передачи в нервно-мышечном синапсе.

50. Процессы синтеза и удаления медиатора из синаптической щели. Роль ацетилхолинэстеразы, моноаминооксидазы и других ферментов в этом процессе.

51. Ингибиторы передачи ПД в мионевральном синапсе, механизм их действия.

52. Нейрональный и экстранейрональный захват в синапсах. Их роль и возможности коррекции формакологическими веществами.

53. .Холинэргические синапсы. Механизм передачи ПД.

54. Основные физиологические свойства нервного волокна. Классификация нервных волокон.

55. Периферические нервы. Классификация на группы. Законы проведения возбуждения по нерву.

56. Распространение возбуждения по безмиелиновому и миелиновому волокну.

57. Перерождение нервных волокон после повреждения нерва. Регенерация нерва.

Биоэлектрические явления в тканях, методы исследования. Законы раздражения.

Возбудимые ткани – нервная, мышечная, железистая структуры, которые способны в ответ на действие раздражителя возбуждаться.

Свойства возбудимых тканей

1)Возбудимость – способность возбуждаться.

2)Проводимость – способность проводить возбуждение (т.е проводить ПД).

3)Сократимость – способность развивать силу или напряжение при возбуждении.

4)Лабильность – способность к ритмической активности.

5)Способность выделять медиатор (секрет — для железистых структур).

Классификация биоэлектрических явлений

Биопотенциалы – все виды электрических процессов в живых системах.

Потенциал повреждения – разность потенциалов между поврежденной и неповрежденной поверхностями живых возбудимых тканей.

Мембранный потенциал (МП) – разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями клетки в покое. (от – 50 до – 80 мВ)

Рецепторный потенциал – изменение МП рецепторных клеток во время их возбуждения.

Постсинаптические потенциалы – ВПСП, ТПСП(возбуждающий, тормозящий постсинаптический потенциал) ПКП(потенциал концевой пластинки).

Вызванный потенциал – ПД нейрона, возникающий в ответ на возбуждение рецептора, несущего информацию к этому нейрону.

ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ – суммарная электрическая активность сердца, мозга, скелетных мышц при их возбуждении.

Методами регистрации биопотенциалов являются:

Внеклеточный метод – отведение разности потенциалов между двумя точками ткани, органа.

-Монополярное отведение(один электрон заземлен);

-Биполярное отведение(оба электрода активны);

-Контактный способ(электроды соприкасаются с объектом исследования);

-Дистантный (между электродами и объектом имеется среда)

Внутриклеточный способ – один электрод в среде, другой(пипетка, заполненная р-ром хлорида калия) вводится внутрь клетки. Регистрируют разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями мембраны.

Возбудимые ткани и их общие свойства

Возбудимые ткани — это нервная, мышечная и железистая структуры, которые способны спонтанно или в ответ на действие раздражителя возбуждаться. Возбуждение — это генера­ция потенциала действия (ПД) + распространение ПД + специфический ответ ткани на этот потенциал, например, сокращение, выделение секрета, выделение кванта медиатора.

Свойства возбудимых тканей и показатели, их характеризующие: Свойства

1. Возбудимость — способность возбуждаться

2. Проводимость — способность проводить возбуждение, т. е. проводить ПД

3. Сократимость—способность развивать силу или напряжение при возбуждении

4. Лабильность — или функциональная подвижность — способность к ритмической активности

5. Способность выделять секрет (секреторная активность), медиатор

Порог раздражения, реобаза, хронаксия, длительность абсолютной рефрактерной фазы, скорость аккомодации.

Скорость проведения ПД, например, у нерва она может достигать 120 м/с (около 600 км/час).

Максимальная величина силы (напря­жения), развиваемая при возбуждении.

Максимальное число возбуждений в единицу времени, например нерв способен в 1с генерировать 1000 ПД

Величина квантового выхода, объем секрета

Читайте также: Характеристика тканей по назначению урок технологии 7 класс

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ

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.

ЭКГ (грамма), ЭЭГ, ЭМГ (миограмма) — соответственно — суммарная электрическая активность сердца, мозга, скелетных мышц при их возбуждении.

История — это Гальвани, Маттеучи, Дюбуа-Реймон, Бернштейн, Ходжкин, Хаксли, Катц. Более детально все виды биоэлектрической активности будут описаны в последующем.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Л. Гальвани был первым, кто убедился в су­ществовании «живого электричества». Его первый (балконный) опыт состоял в том, что препа­рат задних лапок лягушек на медном крючке был подвешен к железно­му балкону. От ветра он задевал балконные перила, и это вызывало сокращение мышц. По Гальвани, это было результатом замыкания цепи тока, в результате чего «живое электричество» вызыва­ло сокращение. Вольта (итальянский физик) опроверг такое объяснение. Он полагал, что сокра­щение обусловлено наличием «гальванической пары» — железо-медь. В ответ Гальвани поставил второй опыт (опыт без металла), который дока­зывал идею автора: на­брасывался нерв между поврежденной и непо­врежденной поверхнос­тями мышцы и в ответ — сокращение интактной мышцы.

В настоящее время существуют два основ­ных метода регистрации

Рис. 2. Скорость распространения возбуждения по нерв­ным волокнам разного типа.

I— схема опыта раздражения нервного ствола стимулятором (Ст) и отведение биотока из ближней точки (а)’ и отдаленной (б) с помощью установок, включающих электрод, усилитель, ос­циллоскоп (соответственно Ус и Ос), М — мышца.

II — нерв, состоящий из волокон типов А, В, С. Человечки — им­пульсы, бегущие по волокнам с разной скоростью. Диссоциа­ция скоростей особенно заметна на экране осциллоскопа. На графике представлены соотношенияпотенциалов действия волокон А (о,(3,у), В, С.

биопотенциалов: внеклеточный и внутриклеточный. Внеклеточный способ — это отведе­ние разности потенциалов между двумя точками ткани, органа. Варианты — монополярное отведение (один электрод заземлен), биполярное отведение (оба электрода активные). Кон­тактный способ — электроды непосредственно соприкасаются с объектом исследования, дистантный (например, при ЭКГ-графии) — между объектом исследования и электродами имеется среда. В целом, при внеклеточном методе отводится лишь часть потенциала. Мем­бранный потенциал замерить нельзя.

Внутриклеточный способ; один электрод — в среде, второй (стеклянная пипетка) — вводит­ся внутрь клетки. Регистрируется разность потенциалов между наружной и внутренней по­верхностями мембраны. Пипетка предварительно заполняется раствором хлористого калия.

• 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