Биоэлектрические явления в возбудимых тканях. Законы раздражения возбудимых тканей.

Возбудимость - свойство ткани отвечать на раздражение специализированной реакцией - возбуждением

К возбудимым тканям относят нервную, мышечную ткани и железистый (или секреторный) эпителий.

Возбуждение - это сложный биологический процесс, который возникает в ткани под действием раздражителей и характеризуется изменением обмена веществ, генерацией потенциала действия, проявлением специализированной реакции ткани (проведение возбуждения нервной тканью, сокращение мышцы, секреция железы).

Луиджи Гальвани ( )

Первый опыт Л.Гальвани (с металлом)

Алессандро Вольта ( )

Второй опыт Л. Гальвани (без металла)

Мембранный потенциал (МП)- Разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями мембраны клетки в состоянии покоя

В состоянии покоя наружная поверхность мембраны заряжена электроположительно по отношению к внутренней поверхности мембраны. Такое состояние мембраны называется поляризацией

Мембранный потенциал (у разных клеток колеблется от минус 30 до минус 100 мВ)

Строение клеточной мембраны (схема)

Ионы натрия, калия, хлора и кальция проходят через клеточную мембрану по специфическим, или ионоселективным каналам. Для возникновения и распространения возбуждения наиболее важны 2 типа каналов: – потенциал-зависимые –лиганд-зависимые, или хемозависимые (для синапсов)

Ионные потенциалзависимые каналы – это ионные каналы, которые открываются и закрываются в ответ на изменения МП (мембранного потенциала)

Природа мембранного потенциала: Асимметричное распределение ионов (натрия, калия, хлора, кальция) по обе стороны клеточной мембраны. Избирательная ионная проницаемость клеточной мембраны: в покое мембрана хорошо проницаема для ионов калия, плохо проницаема для ионов натрия и практически не проницаема для органических ионов. Работа натрий-калиевого насоса Ведущая роль принадлежит ионам калия

Механизм возникновения МП. Мембранная теория

Потенциал действия (ПД)- возникновение возбуждения в нервной или мышечной клетке при действии порогового или сверхпорогового раздражителя, проявляющееся быстрым колебанием мембранного потенциала в положительном направлении

Порог раздражения - минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать возбуждение

Состояние деполяризации- наружная поверхность клеточной мембраны заряжается отрицательно по отношению к внутренней. Деполяризация обусловлена повышением проницаемости клеточной мембраны для ионов натрия и лавинообразным проникновением их внутрь клетки.

Состояние реполяризации- процесс восстановления исходного уровня мембранного потенциала. Реполяризация связана с увеличением выхода из клетки ионов калия

Графики ПД (красная кривая) и возбудимости (синяя кривая)

Фазы потенциала действия (ПД) а – мембранный потенциал покоя; б – локальный ответ, или предспайк; в – спайк (восходящая фаза – деполяризация, нисходящая – реполяризация); г – следовая деполяризация; д – следовая гиперполяризация.

Фазы возбудимости а – исходный уровень возбудимости; б – фаза супернормальной (повышенной) возбудимости; в 1 – фаза абсолютной рефрактерности; в 2 – фаза относительной рефрактерности; г – фаза супернормальной возбудимости; д – фаза субнормальной (сниженной) возбудимости.

Причины следовой гиперполяризации: 1.продолжающийся выход ионов калия; 2.открытие каналов для хлора; 3. усиленная работа натрий- калиевого насоса

Законы раздражения возбудимых тканей Закон силы Закон «все или ничего» Закон аккомодации Дюбуа- Реймона Закон силы-времени (силы- длительности).

Закон силы : чем больше сила раздражителя, тем больше величина ответной реакции. Этому закону подчиняется скелетная мышца.

Закон силы

Закон «все или ничего»: подпороговые раздражители не вызывают ответной реакции («ничего»), на пороговые раздражители возникает максимальная ответная реакция («все»). Этому закону подчиняется сердечная мышца и одиночное мышечное волокно скелетной мышцы

Закон «все или ничего»

Закон аккомодации: чтобы раздражитель вызвал возбуждение, он должен нарастать достаточно быстро. При действии медленно нарастающего раздражителя возбуждение не возникает, так как развивается аккомодация, т.е. приспособление возбудимой ткани к действию этого раздражителя.

Закон силы-времени: чем больше величина постоянного тока, тем меньше времени он должен действовать, чтобы вызвать возбуждение

Кривая силы-времени

Проведение возбуждения по синапсу