Решение задачи: Введение в нормальную физиологию (физиология)

Ниже представлены полные и исчерпывающие ответы на вопросы по теме «Общая физиология возбудимых тканей», структурированные для удобного ведения конспекта. 1. Какие клетки и ткани называются возбудимыми? Понятие порога. Возбудимые ткани — это ткани, способные в ответ на действие раздражителя переходить из состояния покоя в состояние возбуждения (генерировать электрический импульс). К ним относятся: — Нервная ткань (нейроны). — Мышечная ткань (скелетная, гладкая, сердечная). — Железистая ткань (некоторые секреторные клетки). Порог раздражения (реобаза) — это минимальная сила раздражителя, способная вызвать распространяющееся возбуждение (потенциал действия). — Ткани с низким порогом называются высоковозбудимыми. — Ткани с высоким порогом — низковозбудимыми. 2. Свойства ионов, определяющие их подвижность при транспорте через мембрану клетки. Подвижность ионов через мембрану зависит от следующих факторов: — Заряд иона: определяет направление движения в электрическом поле (электрохимический градиент). — Радиус гидратации: в водном растворе ионы окружены молекулами воды (гидратная оболочка). Чем меньше кристаллический радиус иона, тем сильнее он притягивает воду и тем больше его гидратированный радиус, что затрудняет прохождение через узкие каналы. — Концентрационный градиент: разность концентраций ионов внутри и снаружи клетки. — Наличие и селективность ионных каналов: специфические белки-поры, пропускающие только определенные ионы. 3. Типы и свойства электротонических потенциалов. Отличия от потенциала действия. Электротонический потенциал (локальный ответ) — это местное изменение мембранного потенциала, не достигающее порога. Свойства: — Градуальность: амплитуда зависит от силы раздражителя. — Затухание (декремент): распространяется на короткие расстояния, быстро угасая. — Способность к суммации: несколько слабых стимулов могут сложиться и достичь порога. Отличия от потенциала действия (ПД): — ПД подчиняется закону «все или ничего» (не зависит от силы стимула выше порога). — ПД распространяется без затухания (бездекрементно). — ПД сопровождается фазой рефрактерности (невозбудимости), а локальный ответ — нет. 4. Механизмы и функции фаз абсолютной и относительной рефрактерности потенциала действия. Рефрактерность — это временное снижение возбудимости ткани в процессе возбуждения. — Абсолютная рефрактерность: Период, когда клетка вообще не отвечает на раздражители. Механизм: полная инактивация \( Na^{+} \)-каналов. Функция: ограничивает максимальную частоту импульсов и обеспечивает проведение импульса только в одном направлении. — Оотносительная рефрактерность: Период, когда клетка может ответить только на сверхсильный раздражитель. Механизм: постепенное восстановление \( Na^{+} \)-каналов и продолжающийся выход \( K^{+} \) (гиперполяризация). Функция: предохранение клетки от чрезмерного истощения. 5. Механизмы, поддерживающие ионную асимметрию по обе стороны клеточной мембраны. Ионная асимметрия (разность концентраций) поддерживается двумя путями: — Активный транспорт: Работа \( Na^{+}/K^{+} \)-насоса (АТФ-азы), который выкачивает 3 иона \( Na^{+} \) из клетки и закачивает 2 иона \( K^{+} \) внутрь, потребляя энергию АТФ. — Избирательная проницаемость мембраны: В покое мембрана в 50-100 раз более проницаема для \( K^{+} \), чем для \( Na^{+} \), что создает отрицательный заряд внутри клетки. 6. Основные типы ионных каналов в плазмалемме и их регуляция. — Неуправляемые (каналы утечки): Всегда открыты, через них ионы движутся по градиенту (в основном \( K^{+} \)). — Управляемые (воротные) каналы: а) Хемочувствительные (лиганд-зависимые): Открываются при связывании с рецептором специфического вещества (медиатора). б) Потенциал-чувствительные (электрозависимые): Открываются при изменении мембранного потенциала до определенного уровня. в) Механочувствительные: Открываются при физической деформации мембраны. 7. Различия между ионным каналом, помпой и транспортером. — Ионный канал: Белковая пора для пассивного транспорта по градиенту. Скорость очень высокая. — Помпа (насос): Белок, осуществляющий первичный активный транспорт против градиента с затратой энергии АТФ (например, \( Na^{+}/K^{+} \)-АТФ-аза). — Транспортер (переносчик): Осуществляет облегченную диффузию или вторичный активный транспорт. Связывает вещество, меняет конформацию и переносит его (например, ГЛЮТ для глюкозы). 8. Трансмембранный транспорт глюкозы, мочевины, аминокислот и воды. — Глюкоза: Облегченная диффузия (белки ГЛЮТ) или вторично-активный транспорт (в почках и кишечнике вместе с \( Na^{+} \)). — Аминокислоты: Вторично-активный транспорт (симпорт с ионами натрия). — Мочевина: Простая диффузия через липидный бислой или специальные белки-переносчики мочевины. — Вода: Простая диффузия через мембрану и быстрый транспорт через специальные каналы — аквапорины. 9. Помпы, выводящие из клетки токсические вещества. К ним относятся белки-транспортеры семейства ABC (ATP-binding cassette). — P-гликопротеин (MDR1): Выкачивает из клетки чужеродные вещества (ксенобиотики), лекарства и токсины, препятствуя их накоплению. Это важный механизм защиты организма, а также причина устойчивости опухолей к химиотерапии. 10. На каких фазах потенциала действия глюкоза входит в клетку? Поступление глюкозы в клетку напрямую не привязано к фазам потенциала действия (деполяризации или реполяризации). Глюкоза входит в клетку постоянно по мере необходимости через белки-переносчики. Однако, если речь идет о вторично-активном транспорте (симпорт с \( Na^{+} \)), то интенсивность входа глюкозы может косвенно зависеть от работы \( Na^{+}/K^{+} \)-помпы, которая восстанавливает градиент натрия после завершения ПД (фаза следовой гиперполяризации и покоя). В строгом физиологическом смысле ПД — это электрохимическое событие, а транспорт глюкозы — метаболическое.