help_outlineУсловие задачи
Реши задачу: Ответь на вопросы для студента медицинского вуза
К теме 1: Введение в нормальную физиологию
1.Предмет и задачи физиологии, связь с медико-биологическими и клиническими дисциплинами. Значение физиологии для теоретической и практической медицины
2. Методы исследований в физиологии.
3. Этапы развития физиологии как науки о функциях анатомических структур.
4. Условия, необходимые для поддержания жизнедеятельности организма в изменяющихся условиях окружающей среды.
5. Определение внутренней среды организма.
6. Определение гомеостазиса, гомеостатических констант.
7. Законы гомеостатической регуляции
8. Типы гомеостатической регуляции. Реши задачу: Подробнее Реши задачу: Составь полные,исчерпывающие ответы на вопросы
К теме 2: Общая физиология возбудимых тканей
1 Какие клетки и ткани называются возбудимыми? Понятие порога.
2.Свойства ионов, определяющие их подвижность при транспорте через мембрану клетки.
3. Типы и свойства электротонических потенциалов. Отличия от потенциала действия.
4. Механизмы и функции фаз абсолютной и относительной рефрактерности потенциала действия.
5. Механизмы, поддерживающие ионную асимметрию по обе стороны клеточной мембраны.
6. Основные типы ионных каналов в плазмалемме и их регуляция.
7. Различия между ионным каналом, помпой и транспортером
8. Трансмембранный транспорт глюкозы, мочевины, аминокислот и воды.
9. Помпы, выводящие из клетки токсические вещества
10. На каких фазах потенциала действия глюкоза входит в клетку? Реши задачу: Подробнее можешь
lightbulbКраткий ответ
Возбудимые ткани (нервная, мышечная, железистая) отвечают на раздражение генерацией потенциала действия. Порог раздражения - критический уровень деполяризации, необходимый для открытия натриевых каналов.
Для глубокого изучения темы «Общая физиология возбудимых тканей» разберем представленные вопросы максимально детально, с учетом молекулярных механизмов и физико-химических закономерностей.
1. Какие клетки и ткани называются возбудимыми? Понятие порога.
Возбудимость — это способность ткани отвечать на раздражение процессом возбуждения, который характеризуется быстрой деполяризацией мембраны и генерацией потенциала действия (ПД).
К возбудимым тканям относятся:
— Нервная: передача сигналов.
— Мышечная: сокращение в ответ на импульс.
— Железистая: выделение секрета при деполяризации.
Порог раздражения — это критический уровень деполяризации (КУД), до которого нужно уменьшить мембранный потенциал покоя (МПП), чтобы открылись лавинообразно электрогенные \( Na^{+} \)-каналы.
Математически это выражается так:
\[ \Delta V = МПП - КУД \]
Чем меньше эта разница, тем выше возбудимость ткани.
2. Свойства ионов, определяющие их подвижность.
Подвижность иона (\( \mu \)) в электрическом поле определяется законом Стокса и зависит от:
— Гидратации: Ионы в организме не «голые». Например, кристаллический радиус \( Na^{+} \) меньше, чем у \( K^{+} \), но \( Na^{+} \) сильнее притягивает диполи воды. В итоге гидратированный ион натрия больше иона калия, что делает его менее подвижным.
— Проницаемости (\( P \)): Способность мембраны пропускать ион.
Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца описывает вклад каждого иона в потенциал:
\[ E_m = \frac{RT}{F} \ln \left( \frac{P_{K}[K^{+}]_{out} + P_{Na}[Na^{+}]_{out} + P_{Cl}[Cl^{-}]_{in}}{P_{K}[K^{+}]_{in} + P_{Na}[Na^{+}]_{in} + P_{Cl}[Cl^{-}]_{out}} \right) \]
3. Электротонические потенциалы vs Потенциал действия.
Электротонический потенциал возникает при действии подпорогового раздражителя.
— Кателектротон: повышение возбудимости под катодом (деполяризация).
— Анэлектротон: снижение возбудимости под анодом (гиперполяризация).
Отличия от ПД:
— Нет фазы рефрактерности (можно суммировать сигналы).
— Распространение с декрементом (затуханием) согласно кабельным свойствам волокна:
\[ V_x = V_0 \cdot e^{-x/\lambda} \]
где \( \lambda \) — константа длины.
4. Рефрактерность: механизмы и функции.
— Абсолютная рефрактерность: Совпадает с фазой деполяризации и началом реверсии. Механизм: \( Na^{+} \)-каналы открыты, а затем их инактивационные ворота (h-ворота) закрываются. Пока они закрыты, никакой новый стимул не откроет канал.
— Относительная рефрактерность: Совпадает с фазой реполяризации. Механизм: часть \( Na^{+} \)-каналов восстановилась, но порог выше нормы, так как открыты \( K^{+} \)-каналы, стремящиеся удержать мембрану в состоянии гиперполяризации.
5. Поддержание ионной асимметрии.
Главный механизм — \( Na^{+}/K^{+} \)-АТФ-аза. Это интегральный белок, который за один цикл:
1. Расщепляет 1 молекулу АТФ.
2. Выводит 3 иона \( Na^{+} \).
3. Вводит 2 иона \( K^{+} \).
Это создает электрогенный эффект (выносится больше положительных зарядов, чем вносится), что вносит вклад (около \( 5-10 \) мВ) в создание отрицательного заряда внутри клетки.
6. Типы ионных каналов.
Каналы состоят из субъединиц, образующих селективный фильтр и воротный механизм.
— Потенциал-зависимые: Имеют сенсор напряжения (S4 сегмент белка), который реагирует на изменение электрического поля.
— Хемо-зависимые: Например, н-холинорецепторы. При связывании с ацетилхолином канал открывается для \( Na^{+} \).
— Каналы утечки: Обеспечивают МПП, пропуская \( K^{+} \) из клетки по градиенту концентрации.
7. Канал, помпа и транспортер.
— Канал: «Дверь». Работает только по градиенту. Скорость: \( 10^7 - 10^8 \) ионов/сек.
— Помпа: «Насос». Работает против градиента, ест АТФ. Скорость: \( 10^2 - 10^3 \) ионов/сек.
— Транспортер: «Вращающаяся дверь». Переносит молекулы (глюкозу), меняя форму. Скорость средняя.
8. Транспорт веществ.
— Глюкоза: В мышцах и жире — через ГЛЮТ-4 (инсулинозависимый). В кишечнике — SGLT (симпорт с \( Na^{+} \)).
— Вода: Движется за осмотически активными веществами (солями). Аквапорины позволяют воде проходить через гидрофобную мембрану мгновенно.
— Мочевина: Транспортируется пассивно, но в почках есть специальные переносчики (UT-A) для концентрирования мочи.
9. Помпы для токсинов.
Важнейшая — P-гликопротеин (ABCB1). Она работает как «пылесос» в мембране: если гидрофобное токсичное вещество попадает в липидный слой, помпа захватывает его и выбрасывает обратно в межклеточную среду. Это основа гематоэнцефалического барьера (защита мозга).
10. Глюкоза и фазы ПД.
Прямой связи между фазами ПД и входом глюкозы нет. Однако:
— Во время ПД в клетку входит много \( Na^{+} \).
— Для удаления этого \( Na^{+} \) активируется \( Na^{+}/K^{+} \)-помпа.
— Помпа потребляет АТФ.
— Дефицит АТФ активирует захват глюкозы для гликолиза.
Таким образом, вход глюкозы усиливается в фазу восстановления (после ПД), чтобы восполнить энергетические затраты клетки. В саму фазу деполяризации (миллисекунды) транспорт глюкозы существенно не меняется.
