1. Предмет, цели и задачи физиологии, ее место и роль в современной биологии и медицине

1. Предмет, цели и задачи физиологии, ее место и роль в современной биологии и медицине.

Ф — н о прир, о сущ-ве жизнен процессов. Ф изучает жизнед-ть орг-ма и отдельных его частей: кл, тканей, органов, систем. Предмет Ф: ф-ции жив орг-ма, их св м/у собой, регу­ляция и приспособление к внешней среде, происхождение и ста­новление в процессе эволюции и индивидуального развития особи.

Ф-ция каждого органа нах-ся в тесной св с ф-циями др органов и сист, а весь комплекс регуляторных мех-мов обеспечивает не только тонкое взаимод-е внутри организма, но и приспособление ор-ма как целого к постоянно меняющимся физико-химическим и социальным условиям среды.
2. Методы исследования, применяемые в физиологии.

Иссл-ие ф-ций жив орг-зма базир-ся как на собственно физиологич методах, так и на методах физ, хим, матем, кибернетики и др.Такой комплексный подход позволяет изучать физиологич процессы на различных уровнях, в т.ч на клет и молекул. Осн методы познания прир физиологич процессов, закономерностей работы жив орга-мов – наблюдения и эксперимент, проводимый на разных животных и в различных формах. Однако всякий эксперимент, поставленный на животном в искусственных условиях, не имеет абсолютного значения, а результаты его не могут быть безоговорочно перенесены на человека и животных, находящихся в естественных условиях.

В т. н. остром эксперименте примен-ся искусств изол-я органов и тканей, иссечение и искусственное раздражение различных органов, отведение от них биоэлектрических потенциалов и др. Хронический опыт позволяет неоднократно повторять исследования на одном объекте. В хроническом эксперименте в Ф. используют различные методические приёмы: наложение фистул, выведение исследуемых органов в кожный лоскут гетерогенные анастомозы нервов, пересадку различных органов, вживление электродов и т.д. Наконец, в хронических условиях изучают сложные формы поведения, для чего используют методики условных рефлексов или различные инструментальные методики в сочетании с раздражением мозговых структур и регистрацией биоэлектрической активности через вживленные электроды. Внедрение в клиническую практику множественных долгосрочно вживленных электродов, а также микроэлектродной техники с целью диагностики и лечения позволило расширить исследования нейрофизиологических механизмов психической деятельности человека. Регистрация локальных изменений биоэлектрических и обменных процессов в динамике создала реальную возможность выяснения структурной и функциональной организации мозга. При помощи различных модификаций классической методики условных рефлексов, а также современных электрофизиологических методов достигнуты успехи в изучении высшей нервной деятельности. Клинические и функциональные пробы у людей и животных – также одна из форм физиологического эксперимента. Особый вид физиологических методов исследования – искусственное воспроизведение патологических процессов у животных (рак, гипертония, базедова болезнь, язвенная болезнь и др.), создание искусственных моделей и электронных автоматических устройств, имитирующих работу мозга и функции памяти, искусственные протезы и т.д.

Оказалось возможным более точно исследовать функции целого организма путём применения на животных и людях методик электроэнцефалографии, электрокардиографии, электромиографии и особенно биотелеметрии. Использование стереотаксического метода позволило успешно исследовать глубоко расположенные структуры мозга. Для регистрации физиологических процессов широко применяют автоматическое фотографирование с электроннолучевых трубок на плёнку или запись с помощью электронных приборов. Всё большее распространение получает регистрация физиологических экспериментов на магнитной и перфорационной ленте и последующая их обработка на ЭВМ. Метод электронной микроскопии нервной системы позволил с большей точностью изучать структуру межнейронных контактов и определять их специфику в различных системах мозга.
3. Типы мышечных волокон скелетной мускулатуры, свойства и функции скелетных мышц.

Различают 2 осн типа М: поперечнополосатые мышцы и гладкие. К первым относится вся скелетная мускулатура, обеспечивающая возможность выполнения произвольных движений, мышцы языка, верхней трети пищевода и некоторые др., Мышцы сердца (миокард), имеющая свои особенности (состав белков, характер сокращения и др.). К гладким Мышцам принадлежит большая часть мускулатуры беспозвоночных животных и мышечные слои внутренних органов и стенок кровеносных сосудов, обеспечивающие возможность выполнения ряда важнейших физиологических функций.

Поперечнополосатые Мышцы снабжены различными нервами, осуществляющих регуляцию мышечной деятельности со стороны нервных центров. Важнейшие из них: двигательные нервы, проводящие к Мышцы импульсы, вызывающие её возбуждение и сокращение; чувствительные нервы, по которым от Мышцы к нервным центрам поступает информация о её состоянии, и, наконец, адаптационно-трофические волокна симпатической нервной системы, воздействующие на обмен веществ и замедляющие развитие утомления Мышцы.

В Мышцах установлено существование «медленных» мышечных волокон (к ним принадлежат «красные», содержащие дыхательный пигмент миоглобин) и «быстрых» («белых», не имеющих миоглобина), различающихся скоростью проведения волны сокращения и её продолжительностью. В «медленных» волокнах длительность волны сокращения примерно в 5 раз больше, а скорость проведения в 2 раза меньше, чем в «быстрых» волокнах. Почти все скелетные Мышцы относятся к смешанному типу, т. е. содержат как «быстрые», так и «медленные» волокна. В зависимости от характера раздражения возникает либо одиночное - фазное - сокращение мышечных волокон, либо длительное - тетаническое.

Тонические волокна участвуют в поддержании «неутомляемого» мышечного тонуса. Тоническим сокращением называется медленно развивающееся слитное сокращение, способное длительно поддерживаться без значительных энергетических затрат и выражающееся в «неутомляемом» противодействии внешним силам, стремящимся растянуть мышечный орган. Тонические волокна реагируют на нервный импульс волной сокращения лишь локально (в месте раздражения). Тем не менее, благодаря большому числу концевых двигательных бляшек тоническое волокно может возбуждаться и сокращаться всё целиком. Сокращение таких волокон развивается настолько медленно, что уже при весьма малых частотах раздражения отдельные волны сокращения накладываются друг на друга и сливаются в длительно поддерживающееся укорочение. Длительное противодействие тонических волокон, а также медленных фазных волокон растягивающим усилиям обеспечивается не только упругим напряжением, но и возрастанием вязкости мышечных белков.
4. Периоды мышечного сокращения.

При раздражении скелетной мышцы одиночным импульсом электрического тока сверхпороговой силы возникает одиночное мышечное сокращение, в котором различают 3 фазы:

*латентный (скрытый) период сокращения (около 10 мс), во время которого развивается потенциал действия и протекают процессы электромеханического сопряжения; возбудимость мышцы во время одиночного сокращения изменяется в соответствии с фазами потенциала действия;

*фаза укорочения (около 50 мс);

*фаза расслабления (около 50 мс).

В естественных условиях в организме одиночного мышечного сокращения не наблюдается, так как по двигательным нервам, иннервирующим мышцу, идут серии потенциалов действия. В зависимости от частоты приходящих к мышце нервных импульсов мышца может сокращаться в одном из трех режимов.

*Одиночные мышечные сокращения возникают при низкой частоте электрических импульсов. Если очередной импульс приходит в мышцу после завершения фазы расслабления, возникает серия последовательных одиночных сокращений.

*При более высокой частоте импульсов очередной импульс может совпасть с фазой расслабления предыдущего цикла сокращения. Амплитуда сокращений будет суммироваться, возникнет зубчатый тетанус – длительное сокращение, прерываемое периодами неполного расслабления мышцы.

*При дальнейшем увеличении частоты импульсов каждый следующий импульс будет действовать на мышцу во время фазы укорочения, в результате чего возникнет гладкий тетанус – длительное сокращение, не прерываемое периодами расслабления.

Амплитуда тетанического сокращения зависит от частоты импульсов, раздражающих мышцу. Оптимумом частоты называют такую частоту раздражающих импульсов, при которой каждый последующий импульс совпадает с фазой повышенной возбудимости и соответственно вызывает тетанус наибольшей амплитуды. Пессимумом частоты называют более высокую частоту раздражения, при которой каждый последующий импульс тока попадает в фазу рефрактерности, в результате чего амплитуда тетануса значительно уменьшается.
5. Особенности иннервации и передачи возбуждения в поперечнополосатых и гладких мышцах.

Сила сокращения скелетной мышцы определяется 2 факторами:

*числом ДЕ, участвующих в сокращении;

*частотой сокращения мышечных волокон.

Работа скелетной мышцы совершается за счет согласованного изменения тонуса (напряжения) и длины мышцы во время сокращения.

Виды работы скелетной мышцы:

*динамическая преодолевающая работа совершается, когда мышца, сокращаясь, перемещает тело или его части в пространстве;

*статическая (удерживающая) работа выполняется, если благодаря сокращению мышцы части тела сохраняются в определенном положении;

*динамическая уступающая работа совершается, если мышца функционирует, но при этом растягивается, так как совершаемого ею усилия недостаточно, чтобы переместить или удержать части тела.

Во время выполнения работы мышца может сокращаться:

*изотонически – мышца укорачивается при постоянном напряжении (внешней нагрузке); изотоническое сокращение воспроизводится только в эксперименте;

*изометричеки – напряжение мышцы возрастает, а ее длина не изменяется; мышца сокращается изометрически при совершении статической работы;

* ауксотонически – напряжение мышцы изменяется по мере ее укорочения; ауксотоническое сокращение выполняется при динамической преодолевающей работе.

Правило средних нагрузок – мышца может совершить максимальную работу при средних нагрузках.

Утомление – физиологическое состояние мышцы, которое развивается после совершения длительной работы и проявляется снижением амплитуды сокращений, удлинением латентного периода сокращения и фазы расслабления. Причинами утомления являются: истощение запаса АТФ, накопление в мышце продуктов метаболизма. Утомляемость мышцы при ритмической работе меньше, чем утомляемость синапсов. Поэтому при совершении организмом мышечной работы утомление первоначально развивается на уровне синапсов ЦНС и нейро-мышечных синапсов.
6. Особенности иннервации и возбуждения гладких мышц, функции и свойства гладких мышц.

Механизм сокращения аналогичен таковому в скелетной мышце, но скорость скольжения филламентов и скорость гидролиза АТФ в 100–1000 раз ниже, чем в скелетной мускулатуре.

Механизм сопряжения возбуждения и сокращения . При возбуждении клетки Cа++ поступает в цитоплазму миоцита не только из саркоплазматичекого ретикулума, но и из межклеточного пространства. Ионы Cа++ при участии белка кальмодулина активируют фермент (киназу миозина), который переносит фосфатную группу с АТФ на миозин. Головки фосфорилированного миозина приобретают способность присоединяться к актиновым филламентам.

Сокращение и расслабление гладких мышц . Скорость удаления ионов Са++ из саркоплазмы значительно меньше, чем в скелетной мышце, вследствие чего расслабление происходит очень медленно. Гладкие мышцы совершают длительные тонические сокращения и медленные ритмические движения. Вследствие невысокой интенсивности гидролиза АТФ гладкие мышцы оптимально приспособлены для длительного сокращения, не приводящего к утомлению и большим энергозатратам.
7. Функции крови. Органы кроветворения и кроворазрушения.

Основными функциями крови: транспортная, защитная и регуляторная, остальные функции, приписываемые системе крови, являются лишь производными. Все три основные функции крови связаны между собой и неотделимы друг от друга.

*Транспортная функция. Кровь переносит необходимые для жизнедеятельности органов и тканей различные вещества, газы и продукты обмена. Транспортная функция осуществляется плазмой и форменными элементами. Последние могут переносить все вещества, входящие в состав крови. Многие из них переносятся в неизмененном виде, другие вступают в нестойкие соединения с различными белками. Благодаря транспорту осуществляется дыхательная функция крови. С транспортом связана и экскреторная функция крови — выделение из организма метаболитов, отслуживших свой срок или находящихся в данный момент в избытке веществ.

*Защитные функции. С наличием в крови лейкоцитов связана специфическая (иммунитет) и неспецифическая (главным образом фагоцитоз) защита организма. В составе крови содержатся все компоненты так называемой системы комплемента, играющей важную роль в специфической и неспецифической защите. К защитным функциям относится сохранение циркулирующей крови в жидком состоянии и остановка кровотечения (гемостаз) в случае нарушения целостности сосудов.

*Гуморальная регуляция деятельности организма связана с поступлением в циркулирующую кровь гормонов, биологически активных веществ и продуктов обмена.

*Благодаря регуляторной функции крови осуществляется сохранение постоянства внутренней среды организма, водного и солевого баланса тканей и температуры тела, контроль за интенсивностью обменных процессов, регуляция гемопоэза и других физиологических функций.

Кроветворение в постэмбрион периоде идет в лимфоидной и миелоид тканях

1)Миелоидная: вед ткань гостного мозга, m=1,5-2 кг, сод-т СК, яыл-ся местом обр-я эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов, В-лимфоц и претимоцитов

2)Лимф: расп-ся в лимфатич органа (тимус, селезенка, лимф узлы, миндалины); m=1,5-2 кг. Обр-ся В- и Т-лимфоц, плазмотич кл

органы кроверазрушения - селезенка, печень (эритроцит=>билирубин=…), красный костный мозг. Кроветворные органы, кроме функции кровообразовательной, обладают еще и функцией кроверазрушения, которое осуществляется ими путем фагоцитоза и гемолиза. Последние происходят в клетках ретикуло-эндотелия главным образом кроветворных органов и печени, но по преимуществу в селезенке. До сих пор неизвестно, происходит ли гемолиз внеклеточно.
9. Общая характеристика клеточного состава крови.

Кровь состоит из жидкой части плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. На долю форменных элементов приходится 40 — 45%, на долю плазмы — 55 — 60% от объема крови. Это соотношение получило

название гематокритного соотношения, или гематокритного числа. Часто под гематокритным числом понимают только объем крови, приходящийся на долю форменных элементов.

Эритроциты: у м: 4-5*1012/л; у ж: 3,9-4,7*1012/л. Э имеют d=7-8 мкм, толщ=2мкмЗрелый эритроцит не содержит ядра и органелл, в цитоплазме содержит Hb, к-рый способен связываться с кислородом и углекислым газом. Эритроциты могут адсорбировать на пов-ти антитела, гормоны и токсины. Зрелые Э не способны к синтезу НК и Hb, но содержат значит кол-во ферментов анаэроб гликолиза. Стареющие Э фагоцитир-ся макрофагами в селезенке, печени, костном мозге. Пути старения:1) кренирование: нормоцит=>эхиноцит; 2)инвагинация участков плазмалеммы=>стоматоцит. Пpи старении идёт гемолиз: в макрофагах Hb=>билирубин+гемосидерин. В печени: билирубин=>биливердин(в состав желчи); гемосидерин=>трансферрин(идет в развив-ся Э).

Тромбоциты – безъяд фрагм-ты гигантских кл кр кост мозга – мегакариоцитов. Дисков формы, постклет стр-ры. Кол-во 180-320*109/л.

Ф-ции::1) уч-ют в свертыв крови; 2) умен прониц-ть капилляров; 3) транспорт на повт-ть антител; 4) удал-е из крови инород мат-ла фагоцитозом.

Если обр-ся дефект стенки кровен сосуда, он сопр-ся выделением из поврежд тканей в-в – факторов сверт-ти. Они вызывают адгезию тромбоц. Адгезия провоцирует сопровожд-е из тромбоцитов плот гранул, сод-е к-рых усил склеив-е тромбоц=>обр-ся тромб

Лейкоциты:

А) агранулоциты

1. Лимфоциты17-37% от лейкоц.Дел-ся по размерам: малые (4,5-6мкм); ср (7-9мкм) и большие (10 и более мкм). Живут неск-ко дней – нес-ко лет

Размер обусловлен степенью зрелости и иммунологич ак-ти. Не вполнезрел или активир антигеном – ср и большие. Большие встр-ся у детей и новорожд. Уч-ют в иммунологич р-циях

*В-Л (30%) уч-ют в выработке антител=>обесп-ют гумор им-т. Кончная стадия дифференц-ки плазмоцита. Короткиживущие (нед, мес)

*Т-Л(70%): обеспечивают клет им-т и регулируют гумор. Долгоживущие

-Т-хелперы: возд-ют на кл-мишени, вызывают их лизис, спос-ют пролиферации и дифферен-ки др видов Л

-Т-супрессоры: угнетают ф-ции разл Л посредством медиаторов;

-Т-киллеры

*нулевые Л.

2. Моноциты: 6-8% от Л. В крови нах-ся 36-104 часов. Моноциты, высел-ся в ткань=макрофаги. Они богаты лизосомами, фаголизосомами, фагосомами. У-ют в иммун р-циях

Б)Гранулоциты.

1. Нейтрофилы: 47-72%, (сегметноядерн 65%, палочкоядерн 1-6%, юные 0-0,5 показатель зрелости- степень сигмент ядра (2-5 сигмент). Ядрышко выявл-ся. Один из сегментов ядра у Ж имеет тельце Бара. Ф-ции Н: антибактер защита

2. Базофилы: 0,5-1% от Л.Выдел спец (сод пероксидазу, гистанин, гепарин, медленно геагир субстанцию апалофиксин, АТФ. Гепарин препятств свёртыв крови. Гистамин повыш проницсоед ткани выход плазмы и формен Эл-тов крови, развитие отека и воспаления. Медленно раегир субстанция анафилоксии (МРСА) стойкое сокращение мышечных кл бронхов, расщепление и прониц стенок кл сосудов) и неспец гранулы (сод протеазы, схожи с туч кл; имеют рецепторы к иммуноглобулинам класса Е. Обр-ся при возд антигена с аллергеном. Выход гранул из кл – высыпание, отеки, удушья, волдыри – аллерг р-ции немедлен типа).

Базофилы приним уч-е в кожн р-ции в гиперчувствит; обр-ют инфильтраты в дых путях и почках; способны к фагоцитозу и обр-ю биооксидантов. Ф-и: участ в регуляции процессов сверт крови и прониц сосудов, участ в иммун р-циях.
10. Характеристика эритроцитов, их функции, эритропоэз. Гематокрит, цветной показатель.

Эритроциты: у м: 4-5*1012/л; у ж: 3,9-4,7*1012/л. Э имеют d=7-8 мкм, толщ=2мкм. Мембр проницаема для К+ и Na+, хорошо пропускает О2, СО Зрелый эритроцит не содержит ядра и органелл, в цитоплазме содержит Hb, к-рый способен , НСО3- и Cl-.связываться с кислородом и углекислым газом. Эритроциты могут адсорбировать на пов-ти антитела, гормоны и токсины. Зрелые Э не способны к синтезу НК и Hb, но содержат значит кол-во ферментов анаэроб гликолиза. Стареющие Э фагоцитир-ся макрофагами в селезенке, печени, костном мозге. Пути старения:1) кренирование: нормоцит=>эхиноцит; 2)инвагинация участков плазмалеммы=>стоматоцит. Пpи старении идёт гемолиз: в макрофагах Hb=>билирубин+гемосидерин. В печени: билирубин=>биливердин(в состав желчи); гемосидерин=>трансферрин(идет в развив-ся Э).

Эритропоэз.

СКК_1->КОЕ-ГЭММ_2->БОЭ-Э_3КОЕ-Э_3->проэритробласт_4-> базоф эритробласт5->полихроматоф эритробласт_5->оксифильный эритробласт_5->ретикулоцит_5->эритроцит

На КОЕ-Э действует эритропоэтин – гормон=фактор эритропоэза. Обр-ся на 90% в почках и на 10% в печени в ответ на пониж-е парц давл-я кслорода в крови. Необх Fe, фоливая к-та и вит В12.

Цветовой показатель

О содержании в эритроцитах гемоглобина судят по так называемому цветовому показателю, или фарб-индексу— относительной величине, характеризующей насыщение в среднем одного эритроцита гемоглобином. Fi — процентное соотношение гемоглобина и эритроцитов, при этом за 100% (или единиц) гемоглобина условно принимают величину, равную 166,7 г/л, а за 100% эритроцитов — 5*10 /л. Если у человека содержание гемоглобина и эритроцитов равно 100%, то цветовой показатель равен 1. В норме Fi колеблется в пределах 0,75—1,0 и очень редко может достигать 1,1. В этом случае эритроциты называются нормохромными. Если Fi менее 0,7, то такие эритроциты недонасыщены гемоглобином и называются гипохромными. При Fi более 1,1 эритроциты именуются гиперхромными. В этом случае объем эритроцита значительно увеличивается, что позволяет ему содержать большую концентрацию гемоглобина. В результате создается ложное впечатление, будто эритроциты перенасыщены гемоглобином. Гипо-и гиперхромия встречаются лишь при анемиях. Определение цветового показателя важно для клинической практики, так как позволяет провести дифференциальный диагноз при анемиях различной этиологии.
11. Гемолиз.

Гемолиз – разрыв оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в плазму, благодаря чему кровь приобретает лаковый цвет. В искусственных условиях гемолиз эритроцитов может быть вызван помещением их в гипотонический раствор. Для здоровых людей минимальная граница осмотической стойкости соответствует раствору, содержащему 0,42—0,48% NaCl, полный же гемолиз (максимальная граница стойкости) происходит при концентрации 0,30— 0,34% NaCl. При анемиях границы минимальной и максимальной стойкости смещаются в сторону повышения концентрации гипотонического раствора.

Причины гемолиза. Гемолиз может быть вызван химическими агентами (хлороформ, эфир, сапонин и др.), разрушающими мембрану эритроцитов. В клинике нередко встречается гемолиз при отравлении уксусной кислотой. Гемолизирующими свойствами обладают яды некоторых змей {биологический гемолиз).

При сильном встряхивании ампулы с кровью также наблюдается разрушение мембраны эритроцитов — механический гемолиз. Он может проявляться у больных с протезированием клапанного аппарата сердца и сосудов. Кроме того, механический гемолиз иногда возникает при длительной ходьбе (маршевая гемоглобинурия) из-за травмирования эритроцитов в капиллярах стоп.

Если эритроциты заморозить, а потом отогреть, то возникает гемолиз, получивший наименование термического. Наконец, при переливании несовместимой крови и наличии аутоантител к эритроцитам развивается иммунный гемолиз. Последний является причиной возникновения анемий и нередко сопровождается выделением гемоглобина и его производных с мочой (гемоглобннурия).