Презентация ФИЗИОЛОГИЯ И БИОФИЗИКА ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ. ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА онлайн

Содержание слайда: Введение в физиологию. ФИЗИОЛОГИЯ И БИОФИЗИКА ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ. ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ Проф. Мухина И.В. Лекция №1 Лечебный факультет 2012

Содержание слайда: Содержание Введение в физиологию, связь физиологии с медицинскими науками. Задачи физиологии, современные проблемы и тенденции развития. Раздражимость и возбудимость. Природа возбуждения. История развития учения о биотоках. Токи покоя и действия. Природа биотоков. Транспорт веществ через мембрану. Активный и пассивный транспорт. Происхождение мембранного потенциала покоя

Содержание слайда: Физиология как научная дисциплина Физиология (греч. physis – природа, logos - учение) – наука, изучающая процессы жизнедеятельности и механизмы их регулирования в различных биологических системах: клетки – ткани – органы – системы органов – организм. Предметом изучения физиологии являются функции живого организма, их связь между собой, регуляция и приспособление к внешней среде, происхождение и становление функций в процессе эволюции и индивидуального развития особи. Гиппократ: «Физиология – служанка медицины». Гален (131-200 гг. н.э.) «Основа медицины». Уильям Гарвей (1578 – 1657). Книга «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животного». Альбрехт Галлер (1708 – 1777) 8-томное сочинение «Элементы физиологии человеческого тела». Иоганнес Мюллер (1801 – 1858) И.М. Сеченов (1829-1905) в 60-е годы 19 века открыл кафедру физиологии в Медико-хирургической академии С.-Пб.

Содержание слайда: Классификация физиологии 1. Общая физиология. Изучает основные жизненные процессы, общие проявления жизнедеятельности: метаболизм клеток и тканей, свойства биологических мембран, общие закономерности реагирования организма на воздействия окружающей среды, формирование и изменение функций в процессе фило- и онтогенеза. 2. Частная физиология. Изучает свойства отдельных тканей, органов, систем органов (физиология крови, сердца, выделения и т.д.). 3. Прикладная физиология: Изучает закономерности проявлений деятельности организма в определенных условиях (физиология спорта, питания, космическая, экологическая и т.д.).

Содержание слайда: Нормальная физиология. Нормальная физиология. Задачи нормальной физиологии как учебной дисциплины в системе высшего медицинского образования: обучение будущих врачей пониманию механизмов функционирования каждого органа и организма в целом. При изучении физиологии закладываются основы клинического мышления, база профессионального творчества; методическая подготовка будущего врача. Изучая физиологию, впервые обретаются навыки работы с живым организмом, навыки оценки состояния как отдельных систем, так и организма в целом на базе полученной информации, закладываются основы функциональной диагностики; понимание возможностей адаптации и подготовки здорового человека к различным видам деятельности, особенно в условиях меняющейся экологической ситуации. Патологическая физиология Предметом патологической физиологии является нарушение жизнедеятельности. Патологическая физиология изучает механизмы возникновения, развития и завершения патологических процессов. Без знания функции здорового организма нельзя установить ее нарушение, т.е. правильно определить пути лечения. Клиническая физиология Осуществляет связь между фундаментальными и клиническими науками. Изучает роль и характер изменения физиологических процессов как основу для возникновения патологических состояний организма, исследует компенсаторные механизмы нарушенных функций.

Содержание слайда: Физиология и биофизика возбудимых систем Физиология и биофизика возбудимых систем

Содержание слайда: Раздражимость – способность живой материи активно отвечать на воздействие внешней и внутренней среды изменением обменных процессов. Раздражимость – способность живой материи активно отвечать на воздействие внешней и внутренней среды изменением обменных процессов. Раздражитель – это изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию. Возбудимость - способность ткани отвечать на раздражение быстрой деполяризацией мембраны, т.е. генерацией потенциала действия (ПД). Возбудимостью обладают нервная, мышечная и железистая ткани. Возбуждение – процесс, характеризующийся изменением обмена клетки в ответ на раздражение в виде временной быстрой деполяризации мембраны, т.е. генерации ПД. Ответные реакции биосистемы: нервной клетки - проведение нервного импульса, мышечной клетки – сокращение, секреторной – синтез и выделение биологически активного вещества. Компоненты возбуждения: - Химический; - Физико-химический (ионная проницаемость); - Физический (электрические, термические, механические проявления); - Физиологический (изменение функциональных свойств).

Содержание слайда: История развития учения о биотоках Луиджи (Алоизий) Гальвани (1737-1798) (первый и второй опыты Гальвани);

Содержание слайда: Алессандро Вольта (1745-1827)

Содержание слайда: Второй опыт Гальвани Ток покоя - ток между поврежденным и неповрежденным участком мембраны;

Содержание слайда: К. Маттеуччи (1811-1868) (вторичный тетанус). К. Маттеуччи (1811-1868) (вторичный тетанус). Ток действия - ток между возбужденным и невозбужденным участком мембраны.

Содержание слайда: Э. Дюбуа-Реймон: Э. Дюбуа-Реймон: Поврежденный участок мембраны – заряжен «-», а неповрежденный – «+». Мембранно–ионная теория (Ходжкин, Хаксли, Катц (1949-1952). Нобелевская премия в 1963 году. Мембранный потенциал покоя (МПП) - разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны. Суть теории – мембранный потенциал покоя возникает благодаря направленному движению заряженных частиц. В основном это диффузия ионов К+ через мембрану клетки из внутриклеточной среды во внеклеточную.

Содержание слайда: ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ

Содержание слайда: Строение мембраны Жидкостно-мозаичная модель – белки погружены в фосфолипидный бислой

Содержание слайда: Виды транспорта веществ через мембрану 1. Диффузия: Простая; Облегченная. 2. Осмос. 3. Активный транспорт: Первично-активный транспорт; Вторично-активный транспорт. 4. Везикулярный транспорт

Содержание слайда: Диффузия Простая - пассивный процесс движения частиц в растворе по их концентрационному градиенту из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Проницаемость через мембрану зависит от свойств мембраны и самих растворенных веществ: - Липидрастворимые вещества диффундируют легко через липидный бислой (этанол, кислород, углекислый газ); - Водорастворимые вещества диффундируют через водные каналы, формируемые специальными трансмембранными белками транслоказами (ионы с гидратной оболочкой). Проницаемость пропорциональна их молекулярному размеру, форме, заряду.

Содержание слайда: Осмос Осмос – пассивное движение воды через полупроницаемую мембрану по градиенту осмотического давления. Сила, которая определяет движение растворителя, называется осмотическим давлением. Осмотическое давление обусловлено количеством растворенных в воде частиц. Движение воды осуществляется из области с низкой концентрацией частиц в область с высокой концентрацией частиц. Часть осмотического давления, которую создают белки, называют онкотическим давлением. В плазме крови осмотическое давление – 5600 мм рт.ст., онкотическое – 25-30 мм рт.ст

Содержание слайда: Активный транспорт Первично активный - транспорт против градиента концентрации, обеспечивается наличием специальных белковых комплексов, именуемых насосами или помпами, и использованием энергии АТФ (транспортные АТФазы). Функция – поддержание постоянства ионного состава. Na, K – АТФаза; К, Н – АТФаза; Са – АТФаза и др.

Содержание слайда: Везикулярный транспорт Эндоцитоз – энергозависимый процесс поступления частиц в клетку, связанный с участием сократительных белков цитоскелета, кальция для образования везикул: Пиноцитоз – служит для поглощения небольших капелек растворенных веществ, белков, холестерола из ЛНП. Фагоцитоз – служит для поглощения крупных частиц (бактерии, клетки, частицы разрушенной ткани). Эндоцитоз может быть активирован после взаимодействия лиганда с рецептором. Например, холестерин и железо поступают в клетку путем опосредованного рецептором эндоцитоза. Экзоцитоз – энергозависимый процесс выделения веществ из клетки. Например, синтез и выделение гормонов, нейротрансмиттеров, пищеварительных ферментов.

Содержание слайда: Вопросы для студентов 1. Что такое возбудимость и возбуждение? 2. Что такое ток покоя и ток действия? 3. Что такое мембранный потенциал покоя? 4. Назвать типы транспорта ионов через мембрану.

Содержание слайда: ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ

Содержание слайда: При создании мембранного потенциала покоя важную роль играют процессы простой диффузии через белковые каналы в мембране и первично активного транспорта. Поддержание трансмембранного потенциала (МПП) предопределено: 1. Электрохимическим градиентом для K+, Na+, Cl-; 2. Избирательно высокой проницаемостью мембраны для К+; 3. Наличием активного транспорта (Nа+,К+- насоса) в мембране.

Содержание слайда: 1. Электрохимический градиент для ионов Градиент составляют два компонента: - электрический (статический - в результате того, что мембрана непроницаема для анионов клетки - глутамата, аспартата, органических фосфатов, белков, на внутренней поверхности мембраны образуется избыток отрицательно заряженных частиц, а на наружной – избыток положительно заряженных частиц); - химический градиент концентрации ионов по обе стороны мембраны (концентрация внутри К+ клетки больше, чем вне, а для ионов Na+ наоборот). Мембранный потенциал, при котором суммарный калиевый ток через мембрану равен нулю (число выходящих ионов К+ сравнивается с числом входящих ионов К+ в клетку), называется потенциалом равновесия или равновесным потенциалом и рассчитывается согласно уравнению Нернста: Ex=(R·T/z·F) · ln ([X]o/[X]i),

Содержание слайда: Расчетное значение мембранного потенциала покоя согласно формуле Goldman-Hodgkin-Katz равно:

Содержание слайда: 2. Высокая избирательная проницаемость мембраны для ионов К+, Na+, Cl- В изолированном гигантском аксоне кальмара проницаемость для ионов составляет: K+ - Na+ - Cl- 1 : 0,04 : 0,45 Селективность каналов обусловлена тем, что каждый канал имеет: устье, селективный фильтр, воротной механизм (gate).

Содержание слайда:

Содержание слайда: 3. Наличие активного транспорта (Nа+,К+- насоса) в мембране

Содержание слайда: Методы регистрации МПП Обнаружить МПП можно с помощью второго опыта Гальвани (ток покоя). Для измерения потенциала покоя используют микроэлектродную технику (“patch- clamp”).