Ev » Gergin sistem » İnsan vücudunun fizyolojik işlevleri. İskelet, kalp ve düz kasların fiziksel ve fizyolojik özellikleri. Ders kitabı "genel fizyoloji"

İnsan vücudunun fizyolojik işlevleri. İskelet, kalp ve düz kasların fiziksel ve fizyolojik özellikleri. Ders kitabı "genel fizyoloji"

Ders 1

Kursa giriş

Fizyolojinin konusu ve görevleri

kasıtlı olarak yeni ilaçlar oluşturmak. Bu nedenle, farmasötik kimyası okuyan öğrencilerin vücut üzerindeki farmakolojik ve toksik etkilerin mekanizmaları hakkında modern fikirleri bilmeleri ve edindikleri bilgileri gelecekteki üretim faaliyetlerinde uygulayabilmeleri gerekir.

Temel fizyolojik kavramlar

Her biri bilimsel disiplin kendi kavramsal aparatına sahiptir. Doğal olarak, 19. yüzyılda oluşturulmuş bir bilim olan fizyolojinin kendine özgü kavramları ve terimleri vardır. Aşağıda en yaygın olanları verilmiştir. Daha dar bir anlama sahip olan diğer terim ve kavramlar, sonraki derslerde fizyolojinin ilgili bölümlerinin sunumu sırasında ele alınacaktır.

Temel fizyolojik kavramlar.

İşlev- bir sistem veya organın spesifik aktivitesi. Örneğin, gastrointestinal sistemin işlevleri motor, salgı, emilimdir; solunum sisteminin işlevi, CO 2 ve oksijen değişimidir; dolaşım sisteminin işlevi, kanın damarlardan hareketidir; miyokardiyal fonksiyon - kasılma ve gevşeme, vb.

İşlem- belirli bir sonuca ulaşmayı amaçlayan bir dizi sıralı eylem veya durum.

mekanizma- bir süreç veya fonksiyonun kontrol edilme şekli. ‚ fizyoloji genellikle ayırt edilir gergin Ve hümoral(ör. biyolojik olarak hormonların veya diğer kimyasalların salınması yoluyla) aktif maddeler) düzenleme mekanizmaları.

R düzenleme- organların ve sistemlerin optimal aktivitesini sağlamak için işlevin (sürecin) yoğunluğunu ve yönünü değiştirmek.

Sistem fizyolojide, ortak bir işlevle ilişkili bir dizi organ, doku veya diğer yapısal oluşumlardır. Örneğin, kardiyovasküler sistem, kalp ve kan damarları yardımıyla besinlerin, düzenleyici, koruyucu maddelerin ve oksijenin dokulara taşınmasını ve ayrıca metabolik ürünlerin atılmasını sağlar; hücrenin ihracat (salgı) sistemi, endoplazmik retikulum ve Golgi aparatı yardımıyla hormonların, lipoproteinlerin ve diğer sırların hücrelerden sentezini ve taşınmasını sağlar.

İLE gizli- belirli bir işlevi yerine getiren ve vücudun iç ortamına salınan bir hücrenin hayati aktivitesinin belirli bir ürünü. Bir sır oluşturma ve izole etme işlemine denir. salgı. Kompozisyona göre sır, protein (seröz), mukus (mukoid), karışık ve lipit olarak ayrılır.

uyaran- organlar ve dokular üzerinde etkisi olan ve ikincisinin aktivitesinde bir değişikliğe yol açan dış ve iç çevre faktörleri veya bunların değişimi. Mekanik, elektriksel, kimyasal, sıcaklık, ses vb. uyaranlar vardır. Uyaran olabilir eşik, yani minimum etkili etkiye sahip; maksimum, mukavemetinde daha fazla bir artış, karşılık gelen reaksiyonda bir artışa yol açmaz; aşırı güçlü, eylemi zarar verici veya acı verici bir etkiye sahip olabilir veya yetersiz duyumlara yol açabilir.

tahriş- canlı dokunun dış ve iç uyaranlara maruz kalması.

Reaksiyon- tahrişe yanıt olarak vücudun veya bileşenlerinin aktivitesinde değişiklik (yoğunlaşma veya zayıflama).

refleks reaksiyon- vücutta (sistem, organ, doku, hücre) bir refleksin neden olduğu bir tepki eylemi (veya süreci).

Refleks- sinir uçlarının (reseptörlerin) tahrişine yanıt olarak merkezi sinir sisteminin katılımıyla gerçekleştirilen organların, dokuların veya tüm organizmanın fonksiyonel aktivitesinde ortaya çıkma veya değişiklik.

heyecanlanma- canlı hücrelerin değişiklikleri algılama yeteneği dış ortam ve bu değişikliklere bir uyarım tepkisi ile yanıt verir. Uyaranın eşik gücü ne kadar düşükse, uyarılabilirlik o kadar yüksek olur ve bunun tersi de geçerlidir.

uyarma- bazı canlı hücrelerin (sinir, kas, glandüler) dış etkilere tepki verdiği aktif bir fizyolojik süreç.

uyarılabilir dokular- aşan dış etkilere yanıt verebilen kumaşlar uyarma eşiği, fizyolojik bir dinlenme durumundan bir uyarılma durumuna geçmek için. Prensip olarak, tüm canlı hücreler bir dereceye kadar uyarılabilirliğe sahiptir, ancak fizyolojide bu dokulara sinir, kas ve salgı bezi olarak atıfta bulunmak adettendir.

hücre fizyolojisi

Hücre zarları.

Ders 2

transmembran taşıma.

membran potansiyeli.

Membranın bir tarafındaki sıvı ile diğer tarafındaki sıvı arasındaki elektriksel potansiyel farkı (volt veya mV cinsinden) olarak adlandırılır. zar potansiyeli(MP) ve gösterilir sanal makine. Canlı hücrelerin manyetik alanının büyüklüğü genellikle -30 ila -100 mV arasındadır ve tüm bu potansiyel fark, her iki taraftaki hücre zarına doğrudan bitişik alanlarda oluşturulur. MF değerindeki azalmaya denir depolarizasyon, arttırmak - hiperpolarizasyon, depolarizasyondan sonra orijinal değerin geri yüklenmesi - yeniden kutuplaşma. Membran potansiyeli tüm hücrelerde bulunur ancak uyarılabilir dokularda (sinir, kas, glandüler), membran potansiyeli veya bu dokularda da tabiriyle zar potansiyeli, dinlenme membran potansiyeli, fizyolojik fonksiyonlarının uygulanmasında kilit rol oynar. Membran potansiyeli, tüm ökaryotik hücrelerin iki ana özelliğinden kaynaklanmaktadır: 1) metabolik süreçlerle desteklenen hücre dışı ve hücre içi sıvı arasındaki iyonların asimetrik dağılımı; 2) Hücre zarlarının iyon kanallarının seçici geçirgenliği. Bir MF'nin nasıl ortaya çıktığını anlamak için, belirli bir damarın yalnızca potasyum iyonları için geçirgen olan bir zarla iki bölmeye ayrıldığını hayal edin. İlk bölme 0,1 M ve ikinci 0,01 M KCl solüsyonu içersin. Birinci bölmedeki potasyum iyonlarının (K +) konsantrasyonu ikinci bölmeden 10 kat daha yüksek olduğundan, ilk anda bölme 1'den ikinciye yayılan her 10 K + iyonu için bir iyon difüzyon olacaktır. ters yön. Klorür anyonları (Cl-) potasyum katyonları ile birlikte zardan geçemeyeceğinden, ikinci bölmede fazla pozitif yüklü iyon oluşacak ve buna karşılık 1. bölmede fazla Cl- iyonları oluşacaktır. Sonuç olarak, var transmembran potansiyel farkı K + 'nın ikinci bölmeye daha fazla difüzyonunu önleyen, çünkü bunun için bölme 1'den zara girdikleri anda negatif Cl- iyonlarının çekiciliğinin ve zardan çıkışta benzer iyonların itilmesinin üstesinden gelmeleri gerekir. bölme 2. Böylece, bu anda zardan geçen her K + iyonu için iki kuvvet etki eder - potasyum iyonlarının birinci bölmeden ikinci bölmeye geçişini kolaylaştıran bir kimyasal konsantrasyon gradyanı (veya bir kimyasal potansiyel farkı) ve bir elektriksel potansiyel farkı, K + iyonlarını ters yönde hareket etmeye zorlar. Bu iki kuvvet dengelendikten sonra 1. bölmeden 2. bölmeye ve tam tersi yönde hareket eden K+ iyonlarının sayısı eşit olur, elektrokimyasal denge. Böyle bir duruma karşılık gelen transmembran potansiyel farkına denir. denge potansiyeli, bu özel durumda, potasyum iyonları için denge potansiyeli ( Ek). 19. yüzyılın sonunda Walter Nernst, denge potansiyelinin mutlak sıcaklığa, yayılan iyonun değerliliğine ve bu iyonun konsantrasyonlarının farklı taraflar membranlar:

Nerede Eski- X iyonu için denge potansiyeli, R- evrensel gaz sabiti = 1,987 cal/(mol deg), T Kelvin cinsinden mutlak sıcaklıktır, F- Faraday sayısı = 23060 cal/in, Z aktarılan iyonun yükü, [X]1 Ve [x]2- bölme 1 ve 2'deki iyon konsantrasyonu.

Doğal logaritmadan ondalık logaritmaya gidersek, o zaman 18 ° C sıcaklık ve tek değerlikli bir iyon için Nernst denklemi aşağıdaki gibi yazılabilir:

Ör= 0.058 lg

Nernst denklemini kullanarak, hücre dışı potasyum konsantrasyonunun [K + ]n \u003d 0.01 M ve hücre içi olanın [K + ]v \u003d 0.1 M olduğunu varsayarak hayali bir hücre için potasyum denge potansiyelini hesaplıyoruz:

Ek = 0,058 lg = 0,058 lg = 0,058 (-1) = -0,058 ‚= -58 mV

Bu durumda, Ek negatiftir, çünkü potasyum iyonları varsayımsal hücreyi terk edecek ve zarın iç tarafına bitişik sitoplazmik tabakayı negatif olarak yükleyecektir. Bu varsayımsal sistemde yalnızca bir difüzyon iyonu olduğundan, potasyum denge potansiyeli zar potansiyeline eşit olacaktır ( Ek \u003d Vm).

Bu mekanizma aynı zamanda gerçek hücrelerde zar potansiyelinin oluşumundan da sorumludur, ancak "ideal" zardan yalnızca bir iyonun yayılabileceği düşünülen basitleştirilmiş sistemin aksine, gerçek hücre zarları tüm inorganik iyonların geçmesine izin verir. veya başkası. Bununla birlikte, zar herhangi bir iyona karşı ne kadar az geçirgense, manyetik alan üzerindeki etkisi o kadar az olur. Bu durum göz önüne alındığında, 1943'te Goldman. tüm yayılan iyonların plazma zarı boyunca konsantrasyonları ve nispi geçirgenliğini hesaba katarak, gerçek hücrelerin MF değerini hesaplamak için bir denklem önerildi:

vm = 0,058 lg

Richard Keynes, 1954'te etiketli izotop yöntemini kullanarak kurbağa kas hücrelerinin temel iyonlar için geçirgenliğini belirledi. Sodyum geçirgenliğinin potasyumdan yaklaşık 100 kat daha az olduğu ve Cl-iyonunun kas hücrelerinde MP oluşumuna önemli bir katkı yapmadığı ortaya çıktı. Bu nedenle, kas hücrelerinin zarları için Goldman denklemi aşağıdaki basitleştirilmiş biçimde yazılabilir:

vm = 0,058 lg

Hücrelere yerleştirilen mikroelektrotların kullanıldığı araştırmalar, kurbağa iskelet kası hücrelerinin dinlenme potansiyelinin -90 ila -100 mV arasında değiştiğini göstermiştir. Deneysel ve teorik veriler arasında böylesine iyi bir uyum, dinlenme potansiyelinin inorganik iyonların difüzyon akıları tarafından belirlendiğini doğrular. Aynı zamanda, gerçek hücrelerde zar potansiyeli, maksimum transmembran geçirgenliği, yani potasyum iyonunun denge potansiyeli ile karakterize edilen iyonun denge potansiyeline yakındır.

Kalsiyumun rolü

Ders 3

Biyoenerjinin temelleri.

Kimyasal enerji, oluşum özellikleri ve canlı sistemlerde kullanımı.

Canlı hücrelerde enerji dönüşümünün moleküler mekanizmaları biyoenerjetik tarafından incelenir. Canlı organizmalar için bir enerji kaynağı görevi gören indirgenmiş organik bileşikler, CO 2 ve H 2 O'ya oksitlenir ve açığa çıkan enerji, ATP'yi sentezlemek ve çeşitli görevleri yerine getirmek için kullanılır.

Bir hücredeki belirli biyoenerjetik süreçlerin değerlendirilmesine geçmeden önce, termodinamiğin ikinci yasasına göre herhangi bir kapalı sistemin entropisinin ancak zamanla artabileceğini hatırlayalım. Entropi, bir sistemdeki düzensizlik derecesini karakterize eden termodinamik bir kategoridir. Bu nedenle artış entropi, aslında, sistemin düzensizlik derecesinde bir artış var, yani. daha düzenli bir yapıdan daha az düzenli bir yapıya geçiş ve payın azalması yararlı enerji(yani işin yapılabileceği enerji). Başka bir deyişle, termodinamiğin ikinci yasasından şu sonuç çıkar: herhangi bir izole sistemde, düzensizlik derecesi yalnızca artabilir ve faydalı (serbest) enerji miktarı azalabilir.. Aynı zamanda canlı organizmalar, döllenmiş bir yumurtadan geliştikçe bu duruma gelirler. yetişkin, yapılarını sürekli karmaşıklaştırır. Görünüşe göre termodinamiğin ikinci yasası canlı sistemlerde yerine getirilmiyor. Bununla birlikte, bu yasanın kapalı bir sisteme atıfta bulunduğu ve canlı bir organizmanın, çevre ile sürekli madde ve enerji alışverişi ile karakterize edilen ve artan şekilde nispeten düşük bir entropi seviyesini koruyan açık bir sistem olduğu unutulmamalıdır. o ortamda. Yararlı enerjiyi elde etme yeteneği çevre canlıları cansızlardan ayıran olağanüstü özelliklerden biridir. Canlı bir organizma, bitki veya hayvan besinlerini tüketerek, içerdiği yüksek oranda organize olmuş molekülleri, çok daha fazlasına sahip olan CO 2, H 2 O ve düşük moleküler ağırlıklı nitrojen içeren bileşiklere dönüştürür. yüksek seviye entropi ve sonuçta ortaya çıkan enerji, entropide bir azalma ile birlikte kendi organizmasının gelişmesi ve büyümesi de dahil olmak üzere kullanılır. Çoğu organizma için yeryüzündeki birincil enerji kaynağı güneştir, entropisi sürekli artan ve bu durumda açığa çıkan enerjinin sadece önemsiz bir kısmı biyosfer tarafından yakalanarak bitkiler ve bazı bakteriler tarafından fotosentez reaksiyonlarında kullanılır. gerisi Evrende geri dönüşü olmayan bir şekilde kaybolur. Hatta son zamanlarda keşfedilen bol miktarda yaşam, okyanusların dibindeki derin çatlaklarda sözde okyanusların bulunduğu bölgede. "Siyah sigara içenler" aerobik olduğu için güneşe bağımlıdır ve atmosferde ve okyanusta oksijen yalnızca fotosentez süreciyle alınır.

Hayvanların vücudundaki evrim sürecinde ve doğal olarak enerjiyi elde etmenin, taşımanın ve kullanmanın birçok yolu oluşmuştur ve bunların büyük çoğunluğunda kimyasal enerjiyi biriktirmek için özel bileşikler kullanılır - fosfajenler yapılarında sözde olan yüksek enerjili veya makroerjik bağlantı. Adenozin-5"-trifosfat (ATP) bu bileşik grubunun en yaygın ve en önemli temsilcisidir. ATP'ye ek olarak, bir dizi başka organik polifosfat, örneğin GTP, CTP gibi yüksek enerjili bağlara sahiptir.Makroerjik bağları belirtmek için ~ sembolü kullanılır. ATP molekülü şu şekilde kısaltılır: A-R-F~F~F(A-adenin, R-riboz). Hatta bazı bakteriler enerjiyi belirsiz uzunlukta doğrusal bir polimer olan inorganik polimetafosfat formunda depolar.

pH=7.0'da ATP, yüksek yüklü bir anyondur. Trifosfat grubu, iyonlaşma yeteneğine sahip 4 OH grubu içerir. 3 tanesi düşük pK değerine sahip olup pH=7'de tamamen ayrışır, dördüncü grup %75 oranında ayrışır. Negatif yüklerin yüksek konsantrasyonu, ATP'nin yüksek enerjili doğasında önemli bir faktördür. Bu yükler birbirine yakındır ve aralarında güçlü bir itme vardır. Terminal fosfat grubunun hidrolitik bölünmesiyle itici kuvvetler zayıflar. Ortaya çıkan ürünler yeniden birleşme eğiliminde değildir. Δ'nın büyük negatif değerini belirleyen ikinci önemli özellik G" ATP hidrolizi, jirolizin her iki ürününün de konjugasyonla stabilize edilmesinde yatar. Bununla birlikte, ATP hücrelerde neredeyse hiçbir zaman serbest iyonlar şeklinde bulunmaz, daha çok Mg veya Mn iyonları ile bir kompleks şeklinde bulunur.

Biyokimyacılar tarafından kullanılan fosfat bağı enerjisi kavramı, fiziksel kimyada bir moleküldeki 2 atom arasındaki bağı koparmak için gerekli olan enerji anlamına gelen bağ enerjisi kavramı ile karıştırılmamalıdır. Bir makroerjik fosfat bağının enerjisi, fosforile edilmiş bileşiğin inorganik fosfat oluşturmak üzere hidrolize edildiği reaksiyon ürünlerinin serbest enerjisi ile başlangıç malzemelerinin serbest enerjisi arasındaki farktır.

Terminal fosfat grubunun transferi ATP serbest bırakma eşliğinde su üzerinde bedava enerji, geleneksel bir fosfoester bağının hidrolizinde, örneğin adenosin monofosfatta olduğundan yaklaşık iki kat daha yüksek. Bedava enerji Maddede bulunan toplam enerjinin, hangi işin yapılabileceği ile karakterize edilir. izotermal ve izobarik koşullar, yani sabit sıcaklık ve basınçta, yani bu tür koşullar biyolojik sistemler için tipiktir. Değiştirmek bedava enerjiölçülen kcal/mol ve Δ ile gösterilir G" işlem standart koşullarda ilerliyorsa (рН=7, Т=25 ºС, substratlar ve reaksiyon ürünleri 1 mol/l'ye eşit aynı konsantrasyonda alınır) ve Δ sembolü G gerçek biyolojik sistemlerin belirli koşulları altındaki reaksiyonlar için. ATP hidrolizi durumunda, Δ G"\u003d -7 kcal / mol ve Δ G\u003d -11-13 kcal / mol Canlı organizmalar, kasların mekanik işini gerçekleştirmek, konsantrasyon gradyanları ve transmembran elektrik potansiyelleri oluşturmak için ATP'nin enerjisini kullanır.

Bu süreçlerin akışını sağlayan spesifik mekanizmalar sonraki derslerde ana hatlarıyla açıklanacak ve şimdi ATP enerjisinin kimyasal iş yapmak için kullanılmasını mümkün kılan genel ilkeleri ele alacağız. Tipik bir biyosentetik düşünün, örn. iki monomerin -X ve Y- bir dehidrasyon reaksiyonunda (yoğunlaşma olarak da adlandırılır) birbiriyle birleşmesi gereken anabolik süreç (Yunan kökenli anabolizma, hücrenin yapısal kısımlarını inşa eden, katabolizmanın tersi olan sentez süreçleri), suyun serbest bırakılması ile birlikte:

X-OH + Y-H X-Y + H2O + Δ G (3 kcal/mol)

Bu reaksiyonların çoğu, endergonik(endotermik ile karıştırılmamalıdır) ve serbest enerjide Δ kadar bir artış eşlik eder G ve herhangi bir kimyasal reaksiyonun itici gücü azalmadır. bedava enerji ve kendiliğinden akıyor dışsal reaksiyon ve dolayısıyla katabolik ters reaksiyon (hidroliz olarak adlandırılır) hemen hemen her zaman tercih edilir, çünkü bu durumda bedava enerji mutlak değer olarak yoğuşma reaksiyonundaki tüketimine eşittir. Bu nedenle, bir hücrede, bu tür reaksiyonlar birkaç aşamada ilerler ve bunun sonucunda enerjik olarak elverişsiz bir sentez, güçlü bir şekilde birleşir. dışsal ATP içeren reaksiyon. Eşleştirme mekanizması aşağıdaki gibi uygulanır. Yukarıda verilen ve serbest enerjide bir artışın eşlik ettiği füzyon reaksiyonu (varsayın Δ G" \u003d 3 kcal / mol), öncesinde molekül tarafından substratlardan birinin fosforilasyonu ATP.

A-R-F~F~F + HON → A-R-F~F + X-O-F - Δ G = 4 kcal/mol

Δ G" bu reaksiyon çok daha az 4 kcal/mol) hidroliz reaksiyonlarından daha ATP ve fosfat grubunun suya transferi (yaklaşık 11 kcal/mol). Enerjinin geri kalanı ( 7 kcal/mol) sonraki sentetik reaksiyonda yer alan aktifleştirilmiş substrat molekülünde birikir. Ancak artık başlangıç maddelerinin serbest enerjisi, reaksiyon ürünlerinin serbest enerjisinden daha fazladır (7 - 3 = 4 kcal/mol) ve reaksiyon soldan sağa doğru yani serbest enerjide bir azalma ile birlikte füzyon yönünde:

X-O-F + Y-H → X-Y + F n - Δ G = (4 kcal/mol)

Böylece ATP molekülünde depolanan enerji nedeniyle endergonik reaksiyon iki eşlenik ile değiştirilir dışsal reaksiyonlar.

ATP'yi kimyasal iş yapmak için kullanmanın başka bir yolu, ardışık olarak konjuge veya tandem reaksiyonlar olarak adlandırılır. Bu durumda endergonik reaksiyon aşağıdakiler sayesinde gelir dışsal reaksiyonlar. Ardışık reaksiyonların meydana gelme olasılığı, bedava enerji bir kimyasal reaksiyonun oluşumunu dışlamaz, ancak yalnızca böyle bir reaksiyonun denge sabitinin değerinin birlikten daha az olduğunu gösterir, yani. bir reaksiyon varsa:

A + B C + D + ΔG" 1 (1)

O eşitlemek= < 1

ve sonuç olarak, reaksiyonun dengesi sola kaydırılır ve bu kayma, Δ'nın mutlak değeri ne kadar büyükse o kadar belirgindir. G". Bununla birlikte, reaksiyon 1'i reaksiyon 2 takip ederse

+X CX- Δ G" 2 (2)

ve bu reaksiyon için Δ değeri G" kuvvetli bir şekilde negatifse, reaksiyon ara maddesi C tüketilecek ve reaksiyon 1'in dengesi sağa kaydırılacaktır. İki reaksiyonun toplam serbest enerjisinin negatif olması durumunda, bunlar A ve B substratlarının tüketimi ve CX ürününün oluşumu yönünde ilerleyecektir.

Şimdi enerji elde etme ve fosfajları "yüksüz" bir formdan (örneğin ADP) "yüklü" bir forma (ATP) aktarma mekanizmalarının hücrede nerede lokalize edildiğine ve nasıl çalıştıklarına bakalım.

Trikarboksilik asit döngüsü

Aerobik organizmaların çoğu hücre ve dokusunda, glikoliz sonucu oluşan pirüvik asit girer. Mitokondriyal matriks, burada dekarboksile edilir, yani bir karbondioksit molekülü ondan ayrılır ve geriye kalan iki karbon asetil grubu ile bağlanır koenzim A (COA), oluşturan asetil-CoA. Bu reaksiyon sonucunda açığa çıkan enerji, özel bir hidrojen taşıyıcı molekülün oksitlenmiş halden indirgenmiş forma transferinde harcanır. Hidrojen taşıyıcıya nikotinamid adenin dinükleotit denir ve kısaltılır NAD (ÜSTÜNDE) veya NAD+ (oksitlenmiş form) ve NADH (NADH) veya NADH + H+ (indirgenmiş biçim). Böylece, NAD+ molekülleri ve yapı ve işlev bakımından ona benzer moleküller flavin adenin dinükleotid, kısaltılmış HEVES, fosfajenler gibi, enerjiyi depolayabilir ve aktarabilirler, ancak yüksek enerjili bir fosfat bağı biçiminde değil, aktifleştirilmiş hidrojen atomları biçimindedirler. Piruvik asitten oluşan asetil-CoA, daha fazla oksidasyona uğrar. trikarboksilik asit döngüsü. Sitrat sentaz enziminin katılımıyla 4 karbon atomu içeren asetil-C ve oksaloasetik asitten (sulu ortamda bir iyon - oksaloasetat formunda bulunur) döngünün ilk reaksiyonunun bir sonucu olarak, trikarboksilik, altı karbonlu limon asidi(sitrat). Bu nedenle, bazen trikarboksilik asit döngüsü denir. sitrik asit döngüsü. Sitrik asit daha sonra şuna dönüştürülür: isolimon(izositrat). Aşağıdaki dekarboksilasyon reaksiyonunun bir sonucu olarak, altı karbonlu izositrik asit molekülü, beş karbonlu bir moleküle dönüştürülür. α-oksoglutarik asit(α-oksoglutarat) ve NAD+, NADH'ye indirgenir. Ayrıca, a-oksoglutarik asit, kehribar(süksinat). Aynı zamanda açığa çıkan enerji ısı şeklinde dağılmaz, başka bir NAD+ molekülünün NADH'ye indirgenmesi ve fosforilasyonu sağlayan yüksek enerjili fosfat bağına sahip bir ara ürün oluşumu için harcanır. guanozin difosfat(GSYİH) içinde guanozin trifosfat(GTP).

Aşağıdaki üç reaksiyon sonucunda süksinik asit art arda Fumarik asit (fumarat), Malik asit(malat) Ve okzaloasetik ve FAD ve NAD molekülü tarafından restore edilir.

Biyoenerji açısından bakıldığında, döngünün her dönüşünde CO2 formunda asetil-CoA olarak döngüye giren 2 karbon atomu uzaklaştırılır ve girişte 8[H] + 2[H] üretilir - bu aktifleştirilmiş bir hidrojen enerji kaynağıdır.

Böylece, trikarboksilik asit döngüsünün enzimatik reaksiyonları, birinci reaksiyonun substratı olacak şekilde ilerler. oksaloasetik asit aynı zamanda son sekizinci reaksiyonun ürünüdür, yani döngünün her dönüşünden sonra yenilenir ve süreç yeniden başlar. Temel döngünün bir sonucu olarak, asetil-CoA'da bulunan iki karbon atomu C02'ye dönüştürülür. Asetil-CoA oksidasyon reaksiyonu dizisinin ve ana aşamalarının döngüsel doğası, 1937'de Alman asıllı İngiliz biyokimyacı, Nobel Ödülü sahibi (1953) Hans Krebs tarafından belirlendi. Bu nedenle, asetil-CoA'nın oksidasyon sürecinin başka bir adı vardır - Krebs döngüsü. Oksidasyonun bir dizi nispeten küçük serbest enerji değişimleri yoluyla kademeli olarak meydana gelmesi nedeniyle, salınan enerji işe yaramaz ısı olarak dağılmaz, bunun yerine üç NAD molekülünü NADH'ye ve bir FAD molekülünü FADH'ye indirgemek ve yüksek bir molekül oluşturmak için harcanır. enerji fosfat bağı Bu bağ, guanozin difosfatın guanozin trifosfata fosforilasyonuyla oluşturulur. İkincisi, ATP oluşturmak için bir fosfat grubunu ADP ile kolayca değiştirir.

Glikoliz ile birlikte, hücrelerde meydana gelen diğer biyokimyasal süreçlerin, özellikle amino asitlerin ve yağ asitlerinin (ve etanolün) oksidasyonunun, TCA'da oksidasyon için asetil-CoA kaynağı olduğu akılda tutulmalıdır. Piruvatın asetil-CoA'ya oksidasyonu sırasında oluşan da dahil olmak üzere dört NADH molekülü ve FADH molekülü, taşıdıkları hidrojen atomlarının moleküler oksijen tarafından suya oksitlendiği solunum zincirine girer. Bu durumda açığa çıkan enerji, ADP ve inorganik fosfattan ATP'nin sentezi için harcanır ve bu işlem, adı verilen en karmaşık, büyük ölçüde belirsiz bir işlemdir. oksidatif fosforilasyon.

Ders 4

Ders 5

Ders 6

Lizozomlar: hücrede yapı ve oluşum yolları, sınıflandırılması.

Lizozomlar, ayırt edici özelliği asidik bir ortamın ve çok sayıda çeşitli hidrolazların - ana parçalayabilen (hidrolize eden) enzimler olan, 1-3 μm boyutunda heterojen (heterojen) bir sitoplazmik vakuol benzeri yapılar grubudur. makromolekül türleri. Lizozomlarda hidrolazların varlığı, hücredeki ana işlevlerini belirler - hem hücre dışı alandan hem de hücre içi kökenli olanlardan hücreye giren makromoleküllerin ve daha büyük oluşumların bölünmesi. İlginç bir şekilde, bitkilerde lizozom yoktur.

Bir hücrede lizozom oluşumu için üç olası yol bilinmektedir. Her durumda, malzemeyi farklı kaynaklardan bölerek morfolojik olarak farklı oluşumlar oluşur.

Pirinç. 6 Hücrede lizozom oluşum yolları

İlk durumda, parçalanabilir malzeme - proteinler, polinükleotidler veya polisakkaritler - hücreye şu şekilde girer: endositoz. Bu işlem sırasında, yeterince büyük olan ve zarları geçemeyen moleküller, yavaş yavaş plazmalemmanın küçük bir bölümü tarafından çevrelenir; bu, önce istila eder (istila eder) ve sonra hücreye ayrılarak hücre tarafından yakalanan materyali içeren bir vezikül oluşturur. . Endositoz sonucu oluşan baloncuklara denir. endozomlar. Endozom, hücre zarından hücrenin iç kısmına doğru hareket ettikçe, buradan çıkan taşıma vezikülleri ile tekrar tekrar etkileşime girer. trans- Golgi aparatının yüzeyi hidrolitik enzimler ve zar proteinleri, dönüşüyor endolizozom. Endozomun oluşum ve dönüşüm süreci yaklaşık 15 dakika sürer ve buna, ATP-az gibi işlev gören ATP'ye bağımlı proton pompası tarafından sitozolden endozoma H+ iyonlarının pompalanması nedeniyle iç ortamın asitlenmesi eşlik eder. iç mitokondri zarından.

Lizozom oluşumu için ikinci yol denir otofaji. Otofaji sürecinde, hücrenin harcanan kısımları yok edilir. Örneğin, karaciğer hücrelerinde bir mitokondrinin ortalama ömrünün yaklaşık 10 gün olduğu ve bundan sonra lizozomlarda kullanılması gerektiği bilinmektedir. Normal hücrelerin elektron mikrograflarında, çeşitli bozunma aşamalarında mitokondri içeren lizozomlar görülebilir. Yukarıda, otofaji yoluyla, ksenobiyotiklerin - indükleyicilerin vücuttan alınmasının ve atılmasının kesilmesinden sonra karaciğer hücrelerinden fazla düz ER'nin çıkarıldığı zaten belirtilmişti. Otofaji süreci, organelin ER'den sağlanan zarlarla çevrelenmesiyle başlıyor gibi görünmektedir. otofagozom. Daha sonra, otofagozomun endolizozomla birleşerek, ER fragmanının veya başka bir organelin bozunma sürecinin meydana geldiği bir otofagolizozom oluşturduğuna inanılır.

Lizozomların oluşumu için üçüncü yol, yalnızca bu konuda uzmanlaşmış hücrelerde mevcuttur. fagositoz büyük parçacıklar ve mikroorganizmalar. Bu tür fagosit hücreleri ve bunlar kan hücrelerini içerir - nötrofiller ve monositler, hücre dışı boşluktan büyük nesneleri emebilir ve fagozomlar. Fagozom daha sonra olur fagolizozom otofagozom ile aynı şekilde, yani endolizozom ile birleşir.

Endozomlar, otofagozomlar ve fagozomlar genellikle ortak terimle anılır - prelizozomlar ve endolizozomlar, otofagolizozomlar ve fagolizozomlar lizozomlar olarak adlandırılır. Olgun lizozomlarda emilen malzeme, sitozole giren ve sonraki biyokimyasal dönüşümlerde yer alan amino asitler gibi ayrı ayrı moleküllere indirgenir. Kendi plazma zarının parçaları hidrolazlara maruz kalmaz ve lizozomun nihai oluşumundan önce bile taşıma veziküllerinin yardımıyla plazma zarına geri döndürülür. Sindirilemeyen ürünler, hidrolitik enzimleri kaybeden ve lizozomlara dönüşen lizozomlarda kalır ve birikir. postlizozomlar veya artık cisimler. Yaşla birlikte, insan ve hayvan hücrelerinde, çok sayıda içeren artık cisimlerin sayısı lipofusin veya yaşlanma pigmenti.

Lipofuscin, çeşitli doğaya sahip bir biyopolimerdir ve daha fazla bölünmeye uygun değildir, çünkü Kimyasal bağlar monomerler arasındaki monomerler normal biyokimyasal reaksiyonlarda değil, spontane oksidatif süreçlerin bir sonucu olarak, özellikle de serbest radikallerde oluşmuştur. Çeşitli hastalıklar, radyasyona maruz kalma ve diğer olumsuz çevresel faktörler yaşlanan pigment birikimini hızlandırır.

Hücre çekirdeği ve genom

Ders 7

Ders 1

Kursa giriş

Fizyolojinin konusu ve görevleri

Fizyoloji (Yunanca kelimelerden: physis - doğa, logos - öğretim, bilim) hem bir bütün olarak vücudun hem de bireysel bileşenlerinin işlevlerinin bilimidir: organlar, dokular, hücreler; bu işlevlerin uygulanmasını ve düzenlenmesini mümkün kılan ve insan ve hayvanların çevre ile etkileşimlerinde yaşamsal faaliyetlerini sağlayan süreçler ve mekanizmalar. Fizyolojinin görevi, hücre altı seviyesinden tüm organizma seviyesine kadar canlı sistemlerin tüm organizasyon seviyelerinde yaşam süreçlerinin fiziksel ve kimyasal temellerini oluşturmaktır. Çalışma konusunun karmaşıklığı ile bağlantılı olarak, fizyoloji birkaç bölüme ayrılmıştır. Bunlar şunları içerir: görevi, vücudun tüm işlevsel ve yapısal sistemlerinin karakteristik temel yaşam süreçlerinin ve mekanizmalarının modellerini incelemek olan genel ve hücresel fizyoloji ve sırayla bireysel organların fizyolojisine bölünen özel fizyoloji: kalp, böbrekler, karaciğer vb. fonksiyonel sistemlerin fizyolojisi: solunum, dolaşım, sindirim, endokrin sistem, gelişim fizyolojisi, nörofizyoloji ve davranış fizyolojisi, duyusal fizyoloji. Uygulamalı fizyoloji de vardır: spor, emek, beslenme, uzay ve su altı fizyolojisi.

Fizyolojinin pratik önemi nedir? Vücudun nasıl çalıştığını bilmek neden önemlidir? Bunun en bariz nedeni, fizyolojinin ve özellikle insan vücudunun işleyişinin incelenmesinin, tıbbın ve farmasötik kimyanın bilimsel temeli olmasıdır. Uygarlığın gelişiminin önceki tüm aşamalarında, hastalıkların tedavisine yaklaşım neredeyse tamamen ampirikti, yani. deneme yanılmaya geldi. Sonuç olarak, bazı ilaçların belirli hastalıklara yardımcı olduğu yavaş yavaş fark edildi - kimyasal veya bitkisel müstahzarlar, maden suyu ve sıcak banyolar, akupunktur veya hatta yaygın olarak kullanılan psikolojik etkileme yöntemleri Geleneksel tıp. Birçoğunun iyileştirici etkisi modern ilaçlar ilk önce tamamen ampirik olarak keşfedildi (örneğin, Nobel tarafından dinamit üretmek için kullanılan, işçilerde kan basıncında güçlü bir düşüşe neden olan ve genellikle ölüme yol açan nitrogliserin) ve bir kısmının iyileştirme etkisinin altında yatan ana mekanizmalar hala bilinmeyen kalır Bununla birlikte, organların ve dokuların işleyiş mekanizmaları ve patolojileri hakkındaki anlayışımız geliştikçe ve derinleştikçe, tamamen ampirik bulguların rolü azalmakta ve insan hastalıklarını tedavi etmek için etkili, kanıta dayalı yöntemler geliştirmek mümkün hale gelmektedir. kasten yaratmak

1.1. Genel görünüm fizyoloji hakkında

Ana sorular: Organizma ve habitat. Fizyolojiyi Anlamak Fizyolojik fonksiyon ve multiparametrik özellikleri. Homeostaz, gevşeme sabitleri ve türleri. Fizyolojide araştırma yöntemleri. Akut ve kronik deneyler. Fizyolojik fonksiyonların incelenmesine analitik ve sistem yaklaşımları. P.K.'ye göre fonksiyonel sistemler teorisi. Anokhin.

İnsan organizması- hissedebilen, düşünebilen, aktif olarak amaçlı hareket edebilen, çevreye uyum sağlayabilen veya biyolojik ve sosyal ihtiyaçlarını karşılamak için onu uyarlayabilen bütünleşik, kendi kendini düzenleyen bir canlı sistem.

Biyolojik habitat canlı cisimlerin normal varlığı için gerekli olan doğal koşulların bütünü olarak adlandırılır.

Dış ve iç biyolojik ortamlar vardır. Dış ortam vücudun dışında olan ancak hayati aktivitesini sürdürmek için gerekli olan doğal faktörlerin bir kompleksidir.

Vücut hücrelerini yıkayan biyolojik sıvıların toplamı vücudun iç ortamı . Vücudun iç ortamının sıvıları - kan, lenf, hücreler arası sıvı ve diğerleri, hücreleri için dış ortamdır.

yaşayan hücre vücudun temel yapısal ve işlevsel birimidir. Belirli bir özel görevin yerine getirilmesini sağlayan hücrelerin birleşmesi, evrim sürecinde oluşuma yol açmıştır. canlı dokular – lamel (epitelyal), yağlı, kemik, bağlayıcı, glandüler, kas Ve gergin. Canlı dokular bedenler- vücudun hayati aktivitesini sürdürmeyi amaçlayan karmaşık farklılaşmış fonksiyonların uygulanmasını sağlayan kalp, akciğerler, karaciğer, böbrekler ve diğerleri.

Hücrelerin, dokuların, organların, organ sistemlerinin ve bir bütün olarak vücudun işlevlerini ve bunların düzenlenme mekanizmalarını inceleyen, sağlıklı bir organizmanın dış çevre ile etkileşimindeki hayati aktivitesinin bilimine denir. fizyoloji (Yunanca "physis" - doğa, "logolar" - bilim).

Fizyolojinin üç ana görevi vardır:

1) fizyolojik işlevlerin seyrinin nesnel kalıplarının incelenmesi (ne oluyor?),

2) fizyolojik fonksiyonların uygulanmasına yönelik mekanizmaların açıklanması (nasıl?),

3) fizyolojik fonksiyonların amaçlanan amacının belirlenmesi (neden?).

fizyolojik fonksiyon(Lat.

Bu nedenle, kalbin ana işlevi damar yatağına kan pompalamaktır ve gastrointestinal sistem kana besin sağlanmasını sağlamaktır. Çoğu organ ve sistem birkaç işlevi yerine getirir. Örneğin, böbreklerin ana işlevi metabolizmanın son ürünlerinin atılmasıdır, ancak aynı zamanda kan basıncının, ozmotik basıncın ve vücut sıvılarının elektrolit dengesinin düzenlenmesinde de rol oynarlar.

Fizyolojik işlevler, vücudun hayati aktivitesinin bir tezahürüdür ve belirli belirtilerle karakterize edilir - parametreler. Aynı fizyolojik işlev, aralarında aşağıdakiler bulunan çeşitli parametrelerle karakterize edilebilir:

1) fizyolojik fonksiyonun yoğunluğu,

2) yaygınlık,

3) güç,

4) verimlilik faktörü (COP),

5) zaman özellikleri,

6) biyoritimler.

yoğunluk fizyolojik fonksiyonun yoğunluk seviyesini karakterize eder. Bu parametreler, fizyolojik fonksiyonların niteliksel tezahürlerinin mutlak değerinde ifade edilir - fizyolojik sabitler, yani vücudun iç ortamının göstergeleri (kan basıncı, vücut ısısı, kan şekeri konsantrasyonu ve diğerleri).

yaygınlık yoğun parametrenin hangi süreçlerin etkileşimi nedeniyle elde edildiğini gösterir. Bu nedenle, termoregülasyon fonksiyonunun yoğun bir parametresi - insan vücudunun sıcaklığı, farklı şekilde yönlendirilmiş iki işlemin - ısı üretimi ve ısı transferi - kapsamı tarafından önceden belirlenir.

Güç organizmanın birim zamanda yaptığı iştir.

yeterlik(verimlilik), vücut tarafından yararlı işler yapmak için harcanan enerjinin bu durumda harcanan tüm enerjiye oranıdır.

Zamanlama katmak hız fizyolojik süreçlerin seyri ve bunların hızlanma. Nihayet, biyolojik ritimler - Bunlar fizyolojik fonksiyonlarda periyodik olarak döngüsel olarak tekrar eden değişikliklerdir. Dönemin süresine göre, üç ana biyoritim türü vardır:

1) ultradian, bir saniyeden 20 saate kadar bir sıklıkta,

2) sirkadiyen (24 saat) - 20 ila 28 saat arası,

3) dahil olmak üzere infradian haftalık, dönem, mevsimsel Ve yıllık biorhythms.

Fizyolojik fonksiyon parametreleri aşağıdakilerin etkisi altında değişebilir: düzenleyici mekanizmalar. Altında biyolojik düzenleme canlı bir sistemin belirli bir aktivitesini veya rahatsız edici faktörlerin etkisine karşı direncini sağlamayı amaçlayan fizyolojik fonksiyonda böyle kontrollü bir değişikliği anlayın.

Vücudun çevre ile sürekli olarak madde, enerji ve bilgi alışverişinde bulunmasına rağmen, herhangi bir canlı, iç hayati parametrelerinin değişmezliğini ve istikrarını koruyabilir. Vücudun iç ortamının göreceli sabitliği ve fizyolojik fonksiyonlarının kararlılığı denir. homeostaz.

Homeostaz, çeşitli fizyolojik sabitlerin toplamı ile karakterize edilir. Bu tür sabitler, canlı bir sistem tarafından optimum hücresel seviyeyi önceden belirleyen seviyeye yakın tutulur. metabolizma - organizmanın hayati aktivitesini ve dış çevre ile ilişkisini sağlayan bir dizi madde ve enerji dönüştürme süreci. Bu nedenle homeostaz, yaşam için kesinlikle gerekli bir koşuldur.

Bir organizma, çevre ile sürekli olarak madde, enerji ve bilgi alışverişinde bulunan açık bir termodinamik sistemdir. Bu nedenle, fizyolojik parametreler kesinlikle kararlı olamaz. Yaşamın biyolojik optimumunu ve metabolizmanın normal seyrini sağlayan sınırlar içinde değişen sabitlere denir. gevşeme sabitleri .

Değişimin genliğine göre, gevşeme sabitleri iki türe ayrılır - zorlu Ve plastik. İzin verilen seviye dalgalanma genliği zor sabitler küçük. Bunlar, iç ortamın fizikokimyasal parametrelerini, özellikle kan plazmasının ozmotik ve onkotik basıncını, asit-baz dengesini içerir. Plastik sabitler büyüklüklerinde nispeten büyük bir izin verilen dalgalanma genliği ile karakterize edilirler. Bunlar vücut ısısı, kan basıncı, kalp atış hızı ve solunum, kan akışı ve diğerleri gibi fizyolojik göstergeleri içerir.

Homeostazı korumak için vücut şunları yapmalıdır:

1) Hücre, doku ve organların enerji ve plastik ihtiyaçlarını karşılayan besinleri tüketmek ve besin maddelerine ayırmak,

2) canlı sistemin enerji kaynağı olan besinleri okside etmek için oksijeni emer,

3) Gereksiz ve zararlı metabolik ürünlerin çevreye salınması,

4) yiyecek yakalamak, düşmanlardan kaçmak için hareket etme yeteneğine sahip olmak.

Homeostaz göstergeleri, metabolizmanın optimal seyrini belirleyen normal aralıkların ötesine geçerse, bu, fizyolojik fonksiyonların ihlaline, hastalık gelişimine ve ölüme yol açar.

Vücudun iç ortamının göstergelerini ve fizyolojik fonksiyonlarını incelemek, klinik araştırma yöntemleri Ve deneyler. İnsanlar üzerinde klinik çalışmalar yapılır ve hayvanlar üzerinde deneyler yapılır.

Fizyolojinin gelişiminin ilk aşamalarında, cerrahi deneysel teknikler özellikle popülerdi: yok etme bir organın bir kısmının veya tamamının alınması ve transplantasyon - incelenmekte olan organın aynı organizmada yeni bir yere nakli veya başka bir organizmaya nakli, ardından bu tür müdahalelerin sonuçlarının gözlemlenmesi ve kaydedilmesi.

Doğrudan gözlem için erişilemeyen organların faaliyetlerini incelemek için kullanırlar. fistül yöntemi . Dış çevre ile iç organdan bir mesajın hızlı bir şekilde oluşturulmasından oluşur. Bu tekniğin bir varyasyonu olabilir kateterizasyon - bezlerin kanallarına veya kan damarlarına özel sentetik tüplerin sokulması.

Bir organın işlevinin sinir sisteminin etkisine bağımlılığını belirlemek için bir teknik kullanılır. denervasyon . Bu amaçla organı innerve eden sinir lifleri kesilir.

Modern teknolojinin gelişiyle birlikte, enstrümantal yöntemler - elektrofizyolojik, biyokimyasal, radyolojik ve hayati süreçleri ön cerrahi operasyonlar olmadan kaydetmeyi mümkün kılan, sadece hayvanlarda değil, insanlarda da fizyolojik fonksiyonları incelemeyi mümkün kılan diğerleri.

Fizyolojide, cerrahi müdahale yapma ihtiyacı ile ilişkili iki tür deney vardır: baharatlı(dirikesim) Ve kronik.

akut deney ile karakterize edilen:

1) dirikesim sürecinde steriliteyi koruma ihtiyacının olmaması,

2) Ameliyat sırasında veya hemen sonrasında araştırma yapmak,

3) ötenazi- deney sırasında veya deney tamamlandıktan sonra hayvanın öldürülmesi.

Akut bir deney, araştırmacının organizmaya oldukça kaba bir şekilde girmesidir. Bu, vücudun organlarının, dokularının ve hücrelerinin işlevleri hakkında ilk veri birikimi için gereklidir. Akut deney yöntemi metodolojik temeldir Analitik yaklaşım fonksiyonların incelenmesi için. Bu yaklaşım, çalışmanın amacının, birbirleriyle ve çevre ile olan ilişkilerini hesaba katmadan, tek tek hücrelerin, dokuların ve organların işlevleri olduğu gerçeğiyle karakterize edilir.

kronik deney ile karakterize edilen:

1) hazırlık sırasında steriliteyi koruma ihtiyacı cerrahi operasyon,

2) Araştırmanın ancak hayvan iyileştikten sonra yapılması,

3) bir organın veya organizmanın fizyolojik fonksiyonlarının bir bütün olarak mümkün olduğunca doğala yakın koşullar altında tekrar tekrar incelenmesi.

Kronik deney yöntemi temelidir sistem yaklaşımı bedensel işlevlerin incelenmesi için. Sistematik metodolojik yaklaşım, fizyolojik fonksiyonun bir bütün olarak vücudun fonksiyonel durumu ile ilgili olarak ve dış çevre ile etkileşimini dikkate alarak incelenmesi ile karakterize edilir.

Sistem yaklaşımının kurucusu Rus fizyolog, Nobel Ödülü sahibi I.P. Pavlov. 20. yüzyılın başında bir yöntem önerdi. fizyolojik cerrahi doğal davranış koşullarında fizyolojik işlevleri incelemeye izin veren ve ilk kez hakkında fikir ortaya koyan vücut aktivitesinin sistemik doğası.

Tek bir işlevi yerine getiren bir dizi organ anatomik sistemler . Bir kişinin dokuz anatomik sistemi vardır:

1) kas-iskelet , vücudun iskeletini oluşturan, parçalarının birbirine göre hareketini ve vücudun uzayda hareketini sağlayan;

2) kardiyovasküler , damarlardan kan ve lenf hareketini sağlamak;

3) solunum oksijenin dokulara verilmesi ve karbondioksitin vücuttan atılması için gerekli;

4) sindirim gıdayı işlemek ve elde edilen besin maddelerini kan veya lenf içine taşımak için tasarlanmış;

5) boşaltım , vücut için zararlı ve gereksiz metabolik ürünlerin atılmasını sağlayan;

6) endokrin , biyolojik olarak aktif maddeler üreten - vücudun fizyolojik fonksiyonlarının düzenlenmesinde yer alan hormonlar;

7) cinsel , üreme işlevini yerine getiren;

8) duyusal dış dünyadan ve vücudun iç ortamından gelen sinyallerin algılanmasında yer alan;

9) gergin organizmanın dış çevre ile etkileşimini sağlayan tüm organların faaliyetlerini birleştiren ve düzenleyen.

Vücut için yararlı hayati aktivitenin belirli bir sonucunu elde etmeyi amaçlayan tek bir görevle birbirine bağlanan organların, dokuların ve hücrelerin geçici birlikteliğine denir. işlevsel sistem .

fonksiyonel sistem(P.K. Anokhin'e göre), vücut için faydalı olan ve normal metabolizmayı sağlayan uyarlanabilir bir sonuç elde etme sürecinde birbiriyle etkileşime giren merkezi ve çevresel unsurlardan oluşan karmaşık, dinamik, kendi kendini düzenleyen ve kendi kendini oluşturan bir komplekstir.

İşlevsel sistem beş ana unsurdan oluşur:

1) faydalı adaptif sonuç (PPR),

2) sonuç reseptörleri,

3) ters aferantasyon,

4) sinir merkezi,

5) yürütme mekanizmaları.

İş bitimi -

Bu konu şuna aittir:

Ders kitabı "GENEL FİZYOLOJİ"

Yüce mesleki Eğitim... TVER DEVLET TIP AKADEMİSİ... RUSYA FEDERASYONU SAĞLIK VE SOSYAL KALKINMA BAKANLIĞI...

Bu konuda ek malzemeye ihtiyacınız varsa veya aradığınızı bulamadıysanız, eser veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan malzeme ile ne yapacağız:

Bu materyalin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa, onu sosyal ağlardaki sayfanıza kaydedebilirsiniz:

0001 Canlı bir organizmanın fizyolojik reaksiyonları

Her canlı organizma ve tüm hücreleri sinirliliğe sahiptir, yani yapılarını değiştirerek durumlarındaki çevresel etkilere veya rahatsızlıklara yanıt verme yeteneği, niteliksel ve niceliksel değişikliklerle ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olan şiddetli aktivitelerinin ortaya çıkması, güçlenmesi veya zayıflaması. metabolizma ve enerji. Çeşitli etkilere tepki olarak vücudun ve hücrelerin yapı ve işlevlerinde meydana gelen değişikliklere biyolojik reaksiyonlar, bunlara neden olan etkilere ise uyaran veya uyaran adı verilir. Biyolojik reaksiyon kavramı, vücudun, organlarının ve hücrelerinin çeşitli etkilere karşı her türlü tepki aktivitesidir. Hücrelerin reaksiyonları, şekil, yapı, büyüme ve bölünme süreçlerinde, içlerinde çeşitli kimyasal bileşiklerin oluşumunda, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye (elektrik, mekanik, termal, ışık) dönüştürülmesinde, performansta bir değişiklikle kendini gösterir. şu veya bu işin (uzayda hareket etme, belirli maddeleri serbest bırakma, hücredeki belirli elektrolitlerin konsantrasyonu üzerinde ozmotik çalışma). Tüm organizmanın reaksiyonları son derece çeşitlidir. Uygulama sürecinde, birçok organın ve sayısız hücrenin aktivitesi değişir, çünkü vücut her zaman çeşitli etkilere bir bütün olarak, tek bir karmaşık sistem olarak tepki verir. Bu nedenle, organizmanın reaksiyonları hücrelerin aktivitesi nedeniyle gerçekleştirilmesine rağmen, tek tek hücrelerin reaksiyonlarına indirgenemezler. Bu, sistemin düzenliliklerinin, sistemi oluşturan bireysel öğelerin düzenliliklerine indirgenemeyeceği genel kuralını gösterir.

tahriş Canlı bir hücreyi veya bir bütün olarak organizmayı tahriş edici, dış ortamdaki herhangi bir değişiklik olabilir veya iç durum Organizma yeterince büyükse, yeterince hızlı ortaya çıkar ve yeterince uzun yaşar. Hücrelerin ve dokuların sonsuz çeşitli olası tahriş edicileri üç gruba ayrılabilir: fiziksel, fiziko-kimyasal ve kimyasal. Fiziksel uyaranlar sıcaklık, mekanik (şok, iğne, basınç, uzayda hareket, hızlanma vb.), elektrik, ışık ve sesi içerir. Fiziko-kimyasal uyaranlar

ozmotik basınçtaki değişiklikler, ortamın aktif reaksiyonu, koloidal durumun elektrolit bileşimi. Kimyasal tahriş edici maddeler, hücrelerin metabolizmasını veya yapısını değiştiren farklı bileşim ve özelliklere sahip birçok maddeyi içerir. Fizyolojik reaksiyonlara neden olabilen kimyasal tahriş ediciler, dış ortamdan gelen gıda maddeleri, ilaçlar, zehirler ve ayrıca hormonlar, metabolik ürünler gibi vücutta oluşan birçok kimyasal bileşiktir. Aktivitelerine neden olan hücre uyaranları sinir uyarıları. Sinir uçlarından merkezi sinir sistemine sinir lifleri boyunca gelen veya ondan periferik organlara - kaslara, bezlere gelen sinir uyarıları, durumlarında ve aktivitelerinde değişikliklere neden olur. Fizyolojik önemlerine göre, tüm uyaranlar yeterli ve yetersiz olarak ayrılır. Doğal koşullarda belirli bir biyolojik yapıya etki eden, algısına özel olarak uyarlandığı ve son derece yüksek duyarlılığa sahip olan uyaranlar yeterlidir. Retinanın çubukları ve konileri için, güneş spektrumunun görünür kısmının ışınları, derinin dokunsal alıcıları için - basınç, dilin tat tomurcukları için - çeşitli kimyasallar, iskelet kasları için yeterli bir tahriş edicidir. - motor sinirler boyunca onlara akan sinir uyarıları. Belirli bir hücre veya organın özel olarak uyarlanmadığı algı için uyaranlar yetersizdir. Yani bir kas asit veya alkali, elektrik akımı, ani esneme, mekanik şok, hızlı ısınma vb. etkilere maruz kaldığında kasılır. Hücreler yeterli uyaranlara yetersiz olanlardan çok daha duyarlıdır. Bu, evrim sürecinde gelişen işlevsel bir uyumun ifadesidir.

heyecanlanma Bazı hücreler ve dokular (sinir, kas ve glandüler), tahrişe karşı hızlı tepkiler vermek üzere özel olarak uyarlanmıştır. Bu tür hücreler ve dokular uyarılabilir olarak adlandırılır ve tahrişe uyarılma ile yanıt verme yeteneklerine uyarılabilirlik denir. Uyarılabilirliğin ölçüsü, uyarılmaya neden olan uyaranın minimum gücüdür. Bu

minimum tahriş gücü, tahriş eşiği olarak adlandırılır. Reaksiyona neden olmak için gereken minimum tahriş gücü ne kadar büyükse, tahriş eşiği o kadar yüksek, uyarılabilirlik o kadar düşük ve tersine, tahriş eşiği ne kadar düşükse uyarılabilirlik o kadar yüksek olur. Farklı uyaranlarla ilgili olarak, tahriş eşiği farklı olabilir. Alıcıların yeterli uyaranlara göre uyarılabilirliği özellikle yüksektir, örneğin bir koku alma hücresini tahriş etmek için, sadece birkaç molekül kokulu maddenin üzerinde hareket etmesi yeterlidir.

uyarma Uyarılabilir hücreler, uyaranların etkisine belirli bir tepki biçimi ile karakterize edilir: içlerinde dalga benzeri bir fizyolojik süreç meydana gelir - uyarma, fiziksel, fizikokimyasal, kimyasal süreçler ve fonksiyonel değişikliklerin bir kombinasyonunda kendini gösteren karmaşık bir biyolojik reaksiyondur. Zorunlu bir uyarım işareti, yüzey hücre zarının elektriksel durumundaki bir değişikliktir. Hücreler uyarıldığında, fizyolojik dinlenme durumundan belirli bir hücrenin karakteristik fizyolojik aktivite durumuna geçer: kas lifi kasılır, glandüler hücre bir sır salgılar .. Uyarılabilir bir hücrede, aralarındaki elektriksel potansiyellerde sürekli bir fark vardır. sitoplazması ve dış ortamı, yani yüzey hücre zarlarının her iki tarafında. İkincisi böylece polarize edilir - iç yüzeyi, dış yüzeye göre negatif yüklüdür. Bu potansiyel farka zar potansiyeli denir. Bu potansiyel farkın nedeni, hücre içindeki - sitoplazmasındaki ve hücre dışındaki - çevreleyen doku sıvısındaki iyonların konsantrasyonundaki eşitsizliktir: sitoplazma, doku sıvısına kıyasla daha fazla potasyum iyonu ve daha az sodyum iyonu içerir. Dinlenme durumunda, hücre zarı Na° iyonlarına karşı biraz geçirgendir. Uyarıldığında zarın geçirgenliği artar ve pozitif yüklü sodyum iyonlarını hücreye geçirir, bu da zar potansiyel farkının azalmasına (membran depolarizasyonu) ve hatta zıt işaretli bir potansiyel farkının görünmesine yol açar. Uyarma sırasında elektriksel potansiyel farkındaki değişime aksiyon potansiyeli denir. Üretilen elektrik akımı

Uyarılmış bir doku alanı uyarılmamış olana bağlandığında, buna hareket akımı denir. Uyarma, tahriş edici bir maddenin etkisi altında zarın geçirgenliğindeki bir değişiklikten kaynaklanan patlayıcı bir süreçtir. Bu değişiklik başlangıçta nispeten küçüktür ve yalnızca hafif bir depolarizasyon, stimülasyonun uygulandığı bölgedeki zar potansiyelinde hafif bir azalma eşlik eder ve uyarılabilir doku boyunca yayılmaz (buna yerel uyarım denir). Kritik bir eşik seviyesine ulaşan potansiyel farktaki değişiklik bir çığ gibi büyür ve hızla - sinirde saniyenin on binde birkaçında - maksimuma ulaşır. İlk potansiyel farkın restorasyonu - membran repolarizasyonu - başlangıçta hücreden potasyum iyonlarının salınması nedeniyle gerçekleşir. Daha sonra, sodyum-potasyum pompası adı verilen özel bir fizyolojik mekanizma sayesinde, sitoplazma ile hücreyi çevreleyen ortam arasındaki iyon konsantrasyonlarının eşitsizliği geri yüklenir (potasyum iyonları hücreye geri girer ve sodyum iyonları onu terk eder). Bu iyileşme süreci, metabolik süreçler tarafından sağlanan bir miktar enerji harcamasını gerektirir. Hücrenin uyarılma anında - zarın maksimum depolarizasyon döneminde - karakteristik bir özelliği, yeni bir tahrişe yanıt verememesidir. Bir hücrenin uyarılması sırasında uyarılamaz olma durumuna refrakterlik denir. Uyarma dalgalı bir süreçtir. Bir hücrede veya onun bir bölümünde, örneğin bir sinir lifinin bir bölümünde ortaya çıkan uyarma yayılır, diğer hücrelere veya aynı hücrenin diğer bölümlerine geçer. Uyarma iletimi, bir hücrede veya onun alanlarından birinde ortaya çıkan aksiyon potansiyelinin, istenen alanların uyarılmasına neden olan tahriş edici hale gelmesinden kaynaklanmaktadır. Bir sinir hücresinden diğerine veya bir sinir lifinden bir kas veya glandüler hücreye uyarım kimyasal olarak iletilir. Sinir ucunda, kimyasal bileşikler oluşur - sinir ucunun bulunduğu uyarılabilir hücrede uyarılmaya neden olan sinir impuls vericileri (asetilkolin, norepinefrin vb.). Sinir impulsunun kimyasal ileticilerine nörotransmiterler denir.

Fizyoloji, araştırmalarında bazı bilimlerin verilerine dayanması ve varlığı nedeniyle diğer birçok bilimle yakından bağlantılıdır. sırayla, başkalarının gelişiminin temeli. Fizik ve kimya, biyofizik ve biyokimya, anatomi, histoloji ve embriyoloji, genel biyoloji, genetik ve sibernetik - bu, vücutta meydana gelen fizyolojik süreçleri incelemek ve anlamak için büyük önem taşıyan disiplinlerin tam bir listesi değildir.

Ancak doktor olmaya hazırlanıyorsunuz, hastaları tedavi etmeye hazırlanıyorsunuz. Ve fizyoloji normalin işlevlerini inceler. sağlıklı bir vücut - bu yüzden "normal fizyoloji" olarak adlandırılır. Bir doktor, işinde sadece hasta insanlarla karşılaşacaksa, neden sağlıklı bir organizmanın işlevlerini bilmesi gerekiyor? Belki sadece 3. sınıfta okutulan "patolojik fizyoloji" yeterli olur? Pek çok öğrenci böyle düşünür ve sonunda onların ne normal, ne patolojik fizyoloji ne de klinik disiplinler hakkında sağlam bir bilgileri olmadığı ortaya çıkar.

Bir doktorun neden sağlıklı bir insanın yasalarını ve mekanizmalarını bilmesi gerektiğine dair iyi bir fikriniz olduğunu düşünüyorum. Çalışma prensiplerini bilmiyorsanız, servis verilebilir bir cihazın nasıl çalışması gerektiğini bilmiyorsanız, bir TV'yi tamir eder miydiniz? Tüm parçalarının ve mekanizmalarının etkileşim yasalarını bilmiyorsanız, bir araba toplar mısınız? Ve insan, muazzam karmaşıklığa sahip biyolojik bir makinedir ve onu onarmak çok zor, hassas ve çok yetenekli bir iştir! Vücutta meydana gelen işlev bozukluklarını anlamak çeşitli hastalıklar, tedavilerinin doğru yollarını ana hatlarıyla belirtmek, ancak normal, sağlıklı bir vücutta meydana gelen fizyolojik süreçler hakkında iyi bir bilgi ile mümkündür.

Fizyolojinin önemi, organizmanın normal fizyolojik parametrelerinin incelenmesiyle sınırlı değildir. Tek başına bu, doktorun yalnızca bir kişinin normdan sapmaları olup olmadığını belirlemesine yardımcı olur. Ancak fizyoloji, doktoru, semptomlarını değil, hastalığın gelişim nedenini ortadan kaldıran sözde "patogenetik" tedaviye izin vererek, rahatsız edici işlevleri düzeltmeye yönelik mekanizmalarla donatır. Modern bir doktor, "kafadan, mideden, soğuktan" ilkesine göre tedavi öneremez. Hastayı fizyoloji bilgisine dayalı olarak inceleme sürecinde, hastalığın nedenini bulmalı ve yine fizyolojiye dayanarak, zorunlu bir iyileşmeye yol açan ve yalnızca böyle bir müdahalede bulunmalıdır.

İşlevleri incelemenin fizyolojik yöntemlerinin bilgisi, doktorun şu anda ihtiyaç duyulanları seçmesine olanak tanır, bu çalışmaların sonuçlarını ve geniş bir cephanelikten doğru bir şekilde değerlendirmeye yardımcı olur. ilaçlar ve bu durumda en etkili olanı seçmek için tıbbi yöntemler.

İnsan hastalıklarının incelenmesi, birçok normal fizyolojik sürecin anlaşılmasına katkıda bulunur. IP Pavlov bunun hakkında şunları yazdı: "Patolojik fenomenler dünyası, normalde gerçekleşmeyen her türden, özel, ... fizyolojik fenomen kombinasyonlarının sonsuz bir dizisidir. Doğa ve yaşam tarafından yapılan bir dizi fizyolojik deney gibidir, çoğu zaman, modern fizyologların uzun süre aklına gelmeyecek ve bazen kasıtlı olarak yeniden üretilemeyen fenomenlerin bir kombinasyonudur. teknik araçlar modern fizyoloji Klinik, fizyoloji için yeni görevler ortaya koyar ve aynı zamanda yeni fizyolojik eylemler için zengin bir kaynaktır. insan vücudu.

Modern fizyoloji deneysel bir bilimdir: fizyolojik araştırma deneyime, deneye dayanır. Deneyde, bireysel organların ve sistemlerin rolünü, önemini ve birbiriyle olan bağlantısını netleştirmek için vücuttaki belirli süreçlere yapay müdahale yapılır. Yani örneğin servikal sempatik sinir elektrik akımı ile tahriş olduğunda kulağın ameliyat edilen taraftaki damarları daralır ve bu sinirin kesilmesi bu damarların keskin bir şekilde genişlemesine neden olur. Bu deneyler, fizyolog Claude Bernard'ın ilk kez kan damarlarının lümeninin sinirsel düzenlemesini kurmasını mümkün kıldı.

Fizyoloji cephaneliğinde, ekstirpasyon, transplantasyon, denervasyon, ligatür ve anastomoz uygulama yöntemi, fistül teknikleri, tahriş ve transeksiyon yöntemleri, perfüzyon ve fonksiyonların kaydı vb. Bu tekniklerin çoğu, hayvanın otopsisini veya ameliyatı gerektirir. Akut veya kronik deneylerde kullanılırlar.

Hayvan deneylerinde kullanılan araştırma yöntemleri cephaneliği çalışmada kullanılamaz. insan vücudu. Bu nedenle, insandaki birçok organın işlevi hakkındaki bilgiler, yakın zamana kadar büyük ölçüde hayvanlar üzerinde yapılan deneylerde elde edilen verilerle sınırlıydı. Şu anda durum birçok yönden değişti. Modern fizik, radyo mühendisliği, elektronik ve sibernetiğin başarıları, insan vücuduna müdahale etmeden organlarının çalışmasını kaydetmeye izin veren bu tür cihazları fizyologların eline verdi. Normal Fizyoloji Bölümü'ndeki eğitiminiz sırasında bu cihazların birçoğunu göreceksiniz.

Fonksiyonların genel düzenleme kalıpları.

Fizyolojinin konusu öncelikle vücudun ve bölümlerinin işlevleridir. Bu nedenle fizyolojinin sunumuna dönersek, öncelikle ORGANİZMA ve İŞLEV kavramları üzerinde durmalıyız.

Bir ORGANİZMA, bir bütün olarak dış çevredeki çeşitli değişikliklere tepki veren, yalnızca dış çevre ile sürekli etkileşim ve sonuç olarak kendini yenileme ile var olabilen, kendi kendini düzenleyen bir sistem olan organik dünyanın bağımsız olarak var olan bir birimidir. böyle bir etkileşimin

Fizyolojik FONKSİYONLAR, uyarlanabilir bir değere sahip olan ve vücut için yararlı olan belirli bir sonuca ulaşmayı amaçlayan hayati aktivitenin tezahürleridir. Çeşitli işlevleri yerine getiren vücut, dış ortama uyum sağlar veya çevreyi ihtiyaçlarına göre uyarlar.

Canlı bir organizmanın temel işlevi, metabolizma ve enerji (metabolizma). Bu süreç, kimyasal ve fiziksel değişiklikler, vücutta ve tüm yapılarında sürekli ve sürekli olarak meydana gelen maddelerin ve enerjinin dönüşümünde. Metabolizma yaşam için gerekli bir koşuldur. Canlıyı cansızdan ayıran O'dur. Canlı protoplazmanın varlığını ve kendini yenilemesini sağlayan bir metabolizma olduğu sürece yaşam mümkündür. Metabolizmanın durması, protoplazmanın tahrip olmasına ve organizmanın ölümüne yol açar.

Büyüme, gelişme, üreme, beslenme, sindirim, solunum, boşaltım, hareket veya dış ortamdaki değişikliklere tepkiler gibi diğer tüm fizyolojik işlevler metabolizma ile ilişkilidir. Aktiviteleri öncelikle optimal metabolik koşulların korunmasını amaçlar. (Sözde metabolik kazanın normal çalışmasını sağlamak). Aynı zamanda, herhangi bir işlevin temeli, belirli bir madde ve enerji dönüşümleri dizisidir. Bu, bir bütün olarak tek bir hücre, doku, organ veya organizmanın işlevleri için eşit derecede geçerlidir.

Tek hücreli veya çok hücreli her organizma, bu tür canlıların evrimsel gelişiminin tüm yolu boyunca uyum sağladığı habitat (sözde dış ortam) tarafından sağlanan belirli varoluş koşullarına ihtiyaç duyar. Vücudun işlevleri normalde, yalnızca dış ortam ona belirli bir sıcaklıkta, barometrik basınçta, ışık yoğunluğunda ve spektrumunda vb. yiyecek alma fırsatı verirse sağlanır.

Aynı zamanda, daha yüksek hayvanların organizması tarafından tolere edilen çevresel dalgalanmaların sınırlarının, hücrelerinin çoğunun normal çalışması için gerekli olanlardan çok daha geniş olduğu akılda tutulmalıdır. Bunun nedeni, vücut hücrelerinin yaşam ortamının, dış ortama göre çok daha az değişen iç ortamı olmasıdır. Vücudun iç ortamı kan, lenf ve hücrelerin içinde yaşadığı doku sıvısıdır.

Vücut hücrelerinin işlevleri, yalnızca göreceli sabitlik ile normaldir.

ozmotik basınç, elektrolit bileşimi, belirli bir hidrojen iyonu konsantrasyonu, beslenme ve enerji kaynakları. İç ortamın kimyasal bileşiminin ve fizikokimyasal özelliklerinin sabitliği önemli özellik daha yüksek hayvan organizmaları. Bu sabitliği belirtmek için Cannon terimi önerdi. homeostaz. Homeostazın ifadesi, bir dizi biyolojik varlığın varlığıdır. sabitler, yani vücudun normal durumunu karakterize eden kararlı nicel göstergeler. Değerlerine bağlı olarak sert ve yumuşak (plastik) sabitler vardır. İç ortamın bileşiminin, fizikokimyasal ve biyolojik özelliklerinin değişmezliğine dikkat çekilerek, bunun mutlak değil, göreceli ve dinamik olduğu vurgulanmalıdır. Bu sabitlik, bir dizi organ ve sistemin sürekli çalışmasıyla elde edilir; bunun sonucunda, dış ortamdaki değişikliklerin ve vücudun hayati aktivitesinin etkisi altında meydana gelen iç ortamın bileşiminde ve fizikokimyasal özelliklerinde meydana gelen değişiklikler meydana gelir. organizma hizalanır.

Homeostazın belirli sınırları vardır. Özellikle uzun süre kalma sırasında, vücudun adapte olduğundan önemli ölçüde farklı koşullar altında, homeostaz bozulur ve yaşamla bağdaşmayan değişimler meydana gelebilir. Küçük homeostaz ihlalleri bile patolojiye yol açar, bu nedenle nispeten sabit fizyolojik sabitlerin (pH, kan basıncı, solunum hızı, kalp hızı, MOD, vb.) Belirlenmesi büyük tanısal değere sahiptir. Bu nedenle, homeostazı sürdürme işi, daha sonra bahsedeceğimiz ilgili düzenleyici sistemler tarafından sürekli ve sürekli olarak düzenlenir.

Farklı organların ve sistemlerinin homeostazı sürdürmedeki rolü farklıdır. Kursun ilgili bölümlerinde onlardan da bahsedeceğiz.

Daha önce de belirtildiği gibi, herhangi bir canlı organizmanın karakteristik bir özelliği, çeşitli etkilere bir bütün olarak yanıt veren kendi kendini düzenleyen bir sistem olmasıdır. Öz-düzenleme ilkesi, herhangi bir sabitin normal seviyeden sapmasının kendi içinde bu kaymaları düzeltmek için bir sinyal olmasıdır. Öz düzenleme, vücudun tüm hücrelerinin, dokularının ve organlarının etkileşimi ile sağlanır. Organların bu etkileşimi, özellikle sözde çalışmalarında açıkça ifade edilir. işlevsel sistemler. Böyle bir sistem, ortak faaliyeti belirli çevresel koşullara uyum sağlayan ve herhangi bir iç ihtiyacın karşılanmasını sağlayan organlardan oluşur.

Altında iç ihtiyaçlar bundan böyle, iç ortamının bir veya başka bir sabitinin normal yaşam aktivitesini sağlayan seviyeden az çok uzun vadeli sapmasını anlayacağız. Çeşitli vücut fonksiyonlarının kendi kendini düzenleme süreçleri zincirindeki ilk itici güç biyolojik ihtiyaçlardır.

Canlı bir organizmanın ihtiyaçları sayısız olabilir. Bununla birlikte, hepsi büyük gruplar halinde birleşir - biyolojik, sosyal, cinsel, gıda, savunma vb. Belirli bir ihtiyacın tatmini ve her canlı organizma için belirli bir ihtiyacı temsil eder. yararlı sonuç uyarlanabilir etkinliği, yani fonksiyonlar.

Düzenleme, çeşitli organ ve dokuların işlevlerinde yönlendirilmiş bir değişikliktir. Vücuttaki tüm işlevler iki ana düzenleyici mekanizma tarafından düzenlenir - gergin ve komik.

hümoral mekanizma Metabolizma sürecinde çeşitli hücre ve organlarda farklı yapı ve fizyolojik etkiye sahip kimyasalların oluşmasına dayanır. Doku sıvısına ve daha sonra kana girerek vücutta taşınır ve doku hücrelerini etkileyebilir. Özel bir hümoral düzenleme durumu, endokrin bezleri tarafından gerçekleştirilen endokrindir.

nöral mekanizma düzenleme, başlatma veya modüle etme komutlarının sinirler yoluyla tüm hücre ve organlara gönderilerek aktivitelerini vücut için gerekli yönde değiştirmesidir. Sinir sistemi vasıtasıyla bazı hücre ve organların durumundaki değişiklikler refleks olarak diğer organların fonksiyonlarında değişikliklere neden olur. Bu düzenleme mekanizması daha mükemmeldir, çünkü hücrelerin sinir sistemi yoluyla etkileşimi hümoral-kimyasal olandan çok daha hızlı gerçekleştirilir ve ayrıca sinir uyarılarının her zaman akılda belirli bir muhatabı vardır.

Böylece, iki Genel İlkeler vücuttaki tüm fonksiyonların düzenlenmesi:

1. Vücuttaki tüm işlevler sinir ve/veya hümoral sistem tarafından düzenlenir.

2. İşlevlerin düzenlenmesi, öz düzenleme ilkesine göre gerçekleştirilir.

Bu ilkelerin her ikisi de sözde faaliyetlerinde en açık ve tam olarak tezahür eder. işlevsel sistemler(FS), vücutta bir ihtiyaç ortaya çıktığında sürekli olarak oluşur ve optimal tatminini sağlar.

İşlevsel bir sistem, işlevsel bir temelde birleşmiş ve etkileşim sırasında niteliksel olarak yeni işlevler ve faaliyet biçimleri sağlayan, bir bütün olarak sistemde doğal olan ve ayrı ayrı parçalarında bulunmayan bir sonuç veren, farklı organ ve dokuların bir koleksiyonudur. FS dinamik, kendi kendini düzenleyen bir organizasyondur, tüm faaliyetlerinde Kurucu unsurlar bu da vücut için hayati önem taşıyan uyarlanabilir bir sonuç elde edilmesine katkıda bulunur.

FS'nin bileşimi, aktivitesi bozulmuş homeostazın restorasyonuna yol açabilecek çeşitli organ ve dokuları içerebilir. Fonksiyonel sistemler anatomik değil, fizyolojik özelliklere göre düzenlenir. Sistemi oluşturan ana faktör, FS'nin gelecekteki faaliyetlerinin sonucu olan hedeftir. Fizyoloji kursunda ilerledikçe, çeşitli özel FS'yi karakterize edeceğiz (pH'ın korunması, ozmotik basınç, kan basıncı besin konsantrasyonları, vb.) Şimdi herhangi bir FS'nin yapısının genel şemasını düşünmeliyiz. ve yürütme mekanizmaları ve faaliyetlerinin sonuçları, herhangi bir FS şeması oluşturmak için.

Her PS'nin merkezi sistemi oluşturan faktörü, bir bütün olarak vücuttaki metabolik süreçlerin seyri için normal koşulları belirleyen eyleminin sonucudur. Bundan, her FS'nin bir tür "arama kartı" olan sonuç olduğu sonucu çıkar.

Canlı bir organizmada, yararlı adaptif sonuçların 3 grubu ayırt edilebilir.

İlk grup, vücudun iç sabitlerinden, normal hayati aktivitesini belirleyen homeostatik göstergelerden oluşur: pH, tuzların konsantrasyonu, besinler, gazlar, vb.

İkinci grup, organizmanın iç biyolojik ihtiyaçlarını karşılamayı, türü ve cinsi korumayı amaçlayan (susuzluğu, açlığı vb. gidermeye yol açan amaçlı davranış) çevredeki uyarlanabilir aktivitesinin sonuçlarından oluşur.

Üçüncü grup, bir kişinin sosyal ihtiyaçlarını karşılamaya yönelik sosyal faaliyetinin sonuçlarıdır.

Sonucun özelliklerine bağlı olarak, FS daha basit veya daha karmaşık olacaktır, ancak genel şeması aynı kalır (i) hümoral geri bildirim (afferentasyon), özel düzenleyici aygıtları seçici olarak harekete geçirir. İkincisi, yürütme cihazları aracılığıyla, yararlı uyarlanabilir sonucu tekrar gerekli seviyeye döndürür. Tüm bu süreçler, yararlı bir uyarlanabilir sonuca ulaşmanın başarısı hakkında merkezin sürekli olarak bilgilendirilmesiyle sürekli olarak ilerler. Aynı aktüatörler ve çevresel organlar, çeşitli vücut fonksiyonlarını yerine getirmek ve farklı FS'nin parçası olmak için harekete geçirilebilir.

Canlı bir organizma, işlerine sıkı sıkıya uyan ve sahip oldukları çeşitli FS'lerden oluşan en karmaşık bir mekanizmadır. ortak noktalar temas ve belirli bir hiyerarşi. Bununla birlikte, her özel durumda, her belirli anda, organizmanın belirli bir andaki etkinliğini belirleyen ve diğer fonksiyonel sistemlerin etkinliğini tabi kılan baskın bir FS her zaman vardır.

Vücudun birçok FS'sinin çalışması, birçok FS'nin nihai sonuçlarının bir konsantrasyon noktası olarak kanla birleştirilir. Kan vücudun iç ortamı olduğundan, sabitleri homeostatik ve büyük ölçüde katı olduğundan, fizyoloji konusunu incelemeye "Kan sisteminin fizyolojisi" bölümü ile başlıyoruz.

DERSLER

İNSAN FİZYOLOJİSİNDE

Bir bilim olarak fizyoloji. Konu, görevler, yöntemler, fizyoloji tarihi

Fizyoloji (fiz - doğa), vücudun normal yaşam süreçlerinin, onu oluşturan fizyolojik sistemlerin, bireysel organların, dokuların, hücrelerin ve hücre altı yapıların, bu süreçlerin düzenlenme mekanizmalarının ve doğal çevresel faktörlerin vücut üzerindeki etkisinin bilimidir. fonksiyonlar.

Buradan hareketle genel olarak fizyolojinin konusu sağlıklı bir organizmadır. Fizyolojinin görevleri tanımında yer almaktadır. Fizyolojinin ana yöntemi hayvanlar üzerinde deney yapmaktır. 2 ana deney veya deney türü vardır:

1. Akut deneyim veya dirikesim (canlı kesim). Bu süreçte cerrahi bir müdahale yapılır, açık veya izole bir organın fonksiyonları incelenir. Bundan sonra, hayvanın hayatta kalmasını aramazlar. Akut bir deneyin süresi, birkaç on dakikadan birkaç saate kadardır (örnek).

2. Kronik deneyim. Kronik deneyler sırasında organa erişim sağlamak için cerrahi müdahale yapılır. Daha sonra cerrahi yaraların iyileşmesini sağlarlar ve ancak bundan sonra araştırmaya başlarlar. Kronik deneylerin süresi uzun yıllar olabilir (örnek).

Bazen bir subakut deney ayırt edilir (örnek).

Aynı zamanda tıp, insan vücudunun işleyiş mekanizmaları hakkında bilgi gerektirir. Bu nedenle, I.P. Pavlov şöyle yazdı: "Deneysel veriler, bir kişiye yalnızca dikkatli bir şekilde uygulanabilir, bu organların insanlar ve hayvanlardaki faaliyetleriyle benzerliğin gerçekliğini sürekli kontrol edebilir." Sonuç olarak, bir kişi üzerinde özel gözlemler ve deneyler olmaksızın, onun çalışması fizyoloji anlamsızdır.Bu nedenle özel bir fizyolojik bilim ayırt edilir - insan fizyolojisi, insan fizyolojisinin bir konusu, görevleri, yöntemleri ve tarihi vardır.İnsan fizyolojisinin konusu sağlıklı bir insan vücududur.

Görevleri:

1. İnsan vücudunun hücrelerinin, dokularının, organlarının, sistemlerinin işleyiş mekanizmalarının bir bütün olarak incelenmesi

2. Organ ve vücut sistemlerinin işlevlerini düzenleme mekanizmalarının incelenmesi.

3. İnsan vücudunun ve sistemlerinin dış ve iç ortamdaki değişikliklere verdiği tepkileri ortaya çıkarmak.

Fizyoloji bir bütün olarak deneysel bir bilim olduğundan, insan fizyolojisinin ana yöntemi de deneydir. Bununla birlikte, insanlar üzerinde yapılan deneyler, hayvanlar üzerinde yapılan deneylerden temel olarak farklıdır. İlk olarak, insan araştırmalarının büyük çoğunluğu invaziv olmayan yöntemler kullanılarak yapılır, örn. organ ve dokulara müdahale edilmeden (Örneğin EKG, EEG, EMG, kan testleri vb.) İkincisi, insanlar üzerinde deneyler ancak sağlığa zarar vermediği zaman ve deneğin rızasıyla yapılır. Bazen teşhis görevleri gerektirdiğinde (örnek) bir klinikte bir kişi üzerinde akut deneyler yapılır. Bununla birlikte, klasik fizyoloji verileri olmasaydı, insan fizyolojisinin ortaya çıkışı ve gelişmesi imkansız olurdu (kurbağa ve köpek anıtları). Daha fazla IP Fizyolojinin tıp için rolünü değerlendiren Pavlov şöyle yazdı: "Kelimenin kaba anlamıyla anlaşıldığında, fizyoloji ve tıp birbirinden ayrılamaz, herhangi bir uzmanlık dalından bir doktor için fizyoloji bilgisi gereklidir." Ve ayrıca "Tıp, ancak her gün yeni fizyolojik gerçeklerle sürekli olarak zenginleştirilerek, sonunda ideal olarak olması gerektiği, yani bozulmuş bir insan mekanizmasını tamir etme ve fizyoloji bilgisini uygulama yeteneği haline gelecektir" (klinikten örnekler) . Bir diğer ünlü Rus fizyolog Prof. V.Ya. Danilevsky şunları kaydetti: "Bir kişinin bedensel ve zihinsel yaşamı için normun belirtileri ne kadar doğru ve eksiksiz belirlenirse, doktorun patolojik anormallikleri için teşhisi o kadar doğru olacaktır."

Temel bir biyolojik bilim olan fizyoloji, diğer temel ve biyolojik bilimlerle yakından ilişkilidir. Biyolojik Bilimler. Özellikle fizik kanunları bilgisi olmadan biyoelektrik olaylarını, ışık ve ses algılama mekanizmalarını açıklamak imkansızdır. Kimya verileri kullanılmadan metabolizma, sindirim, solunum vb. Süreçlerin tanımlanması imkansızdır. Bu nedenle, bu bilimlerin fizyoloji ile sınırında, biyofizik ve biyokimyanın kardeş bilimleri öne çıkmaktadır.

Yapı ve işlev birbirinden ayrılamaz olduğundan ve yapının oluşumunu belirleyen işlev olduğundan, fizyoloji morfolojik bilimlerle yakından ilişkilidir: sitoloji, histoloji, anatomi.

Çeşitli kimyasalların vücut üzerindeki etkisinin incelenmesi sonucunda, fizyolojiden bağımsız bilimlere farmakoloji ve toksikoloji ortaya çıktı. Çeşitli hastalıklarda vücudun işleyiş mekanizmalarının ihlallerine ilişkin veri birikimi, patolojik fizyolojinin ortaya çıkmasına temel teşkil etti.

Genel ve özel fizyolojiyi ayırt eder. Genel fizyoloji, vücudun yaşamının temel kalıplarını, metabolizma ve enerji, üreme, uyarılma süreçleri vb. gibi temel süreçlerin mekanizmalarını inceler. Belirli fizyoloji, belirli hücrelerin, dokuların, organların ve fizyolojik sistemlerin işlevlerini inceler. Bu nedenle kas dokusunun fizyolojisi, kalp, böbrekler, sindirim, solunum vb. bölümleri vurgular. Ek olarak, fizyolojide belirli bir çalışma konusu olan bölümler veya işlevlerin incelenmesine yönelik özel yaklaşımlar vardır. Bunlar, evrimsel fizyoloji (açıklama), karşılaştırmalı fizyoloji, yaş fizyolojisini içerir.

Fizyolojide çok sayıda uygulamalı dal vardır. Bu, örneğin çiftlik hayvanlarının fizyolojisidir. İnsan fizyolojisinde, aşağıdaki uygulamalı bölümler ayırt edilir:

1. Yaş fizyolojisi. Vücut fonksiyonlarının yaşa bağlı özelliklerini inceler.

2. Doğum fizyolojisi.

3. Klinik fizyoloji. Bu, patolojik anormalliklerin teşhisi ve analizi için fizyolojik yöntemler ve yaklaşımlar kullanan bir bilimdir.

4. Havacılık ve uzay fizyolojisi.

5. Spor fizyolojisi.

İnsan fizyolojisi terapi, cerrahi, obstetrik, endokrinoloji, psikiyatri, oftalmoloji gibi klinik disiplinlerle yakından ilişkilidir. Örneğin, bu bilimler, teşhis için fizyologlar tarafından geliştirilen çok sayıda yöntemi kullanır. Vücudun normal parametrelerindeki sapmalar, patolojinin saptanmasının temelidir.

İnsan fizyolojisinin bazı bölümleri psikolojinin temelidir. Bu, merkezi sinir sisteminin fizyolojisidir, daha yüksek sinir aktivitesi, duyu sistemleri, psikofizyoloji.

Fizyolojinin tarihi ders kitabında ayrıntılı olarak anlatılmıştır, ed. Tkaçenko

^ VÜCUT FONKSİYONLARININ DÜZENLENME MEKANİZMALARI

Hümoral ve sinirsel düzenleme. Refleks. Refleks ark. Refleks teorisinin temel ilkeleri

Tüm vücut fonksiyonları iki düzenleme sistemi tarafından düzenlenir: hümoral ve sinirsel. Filogenetik olarak daha eski hümoral düzenleme, vücut sıvılarında - kan, lenf, hücreler arası sıvı - dolaşan fizyolojik olarak aktif maddeler (PAS) aracılığıyla yapılan düzenlemedir. Hümoral düzenlemenin faktörleri şunlardır:

1. İnorganik metabolitler ve iyonlar. Örneğin, kalsiyum, hidrojen, karbon dioksit katyonları.

2. İç salgı bezlerinin hormonları. Özel endokrin bezleri tarafından üretilir. Bunlar insülin, tiroksin vb.

3. Lokal veya doku hormonları. Bu hormonlar parakrin adı verilen özel hücreler tarafından üretilir, doku sıvısı ile taşınır ve salgılayan hücrelerden sadece kısa bir mesafede etki gösterir. Bunlar histamin, serotonin, gastrointestinal hormonlar ve diğerleri gibi maddeleri içerir.

4. Doku hücreleri arasında yaratıcı bağlantılar sağlayan biyolojik olarak aktif maddeler. Bunlar, onlar tarafından salgılanan protein makromolekülleridir. Dokuyu oluşturan tüm hücrelerin farklılaşmasını, büyümesini ve gelişmesini düzenlerler ve dokudaki hücrelerin fonksiyonel birlikteliğini sağlarlar. Bu tür proteinler, örneğin, DNA sentezini ve hücre bölünmesini engelleyen keyonlardır.

Hümoral düzenlemenin ana özellikleri:

1. Karşılık gelen vücut sıvılarının akımlarının düşük hızıyla ilişkili düzenleyici eylemin düşük hızı.

2. Hümoral sinyalin gücünde yavaş artış ve yavaş düşüş. Bunun nedeni, PAS konsantrasyonundaki kademeli bir artış ve bunların kademeli olarak yok edilmesidir.

3. Hümoral faktörlerin etkisi için belirli bir doku veya hedef organın olmaması. Karşılık gelen reseptörlerin bulunduğu hücrelerde sıvı akışı boyunca tüm doku ve organlara etki ederler.

Sinir düzenlemesi, sinir sistemi tarafından gerçekleştirilen refleksler yoluyla vücut fonksiyonlarının düzenlenmesidir.

Sinir sisteminin aktivitesinin refleks ilkesi kavramı ilk olarak 17. yüzyılda Fransız doğa bilimci Rene Descartes tarafından geliştirilmiştir. İstemsiz hareketin (mekanik temsil) oluşumu için varsayımsal bir şema önerdi. "Refleks" (yansıtıcı eylem) terimi fizyolojiye 1771'de Unzer tarafından tanıtıldı. 1800'de J. Prohaska, en basit refleks yayının bir diyagramını geliştirdi. ONLARA. Sechenov, "refleks" kavramını, daha yüksek sinirsel aktivite (HNA) dahil olmak üzere herhangi birine genişletti. Aynı zamanda 2 hükümden yola çıktı: 1. Organizmanın herhangi bir faaliyeti nihayetinde harekete indirgenir. 2. Tüm hareketler refleks kaynaklıdır. IP Pavlov, herhangi bir sinirsel aktivitenin ana eylemi olarak refleks görüşünü deneysel olarak doğruladı. Ayrıca oluşum mekanizmasına göre tüm refleksleri koşulsuz ve koşullu olarak ayırdı. I.P.'nin refleks teorisinin temel özellikleri. Pavlov, "Bir fizyologun psikologlara cevabı" adlı çalışmasında formüle etti.

1. Determinizm ilkesi. "Sebepsiz eylem olmaz" diyor. Onlar. her refleks eylemi, uyaranın organizma üzerindeki etkisinin bir sonucudur.

2. Analiz ve sentez ilkesi. Beyinde sürekli analizler oluyor; sinyal ayrımcılığının yanı sıra sentez, yani etkileşimleri ve bütünsel algıları.

3. Yapı ilkesi. İÇİNDE gergin sistem belirli bir yapısal yerelleştirmeye sahip olmayan süreçler yoktur.

Morfolojik temel herhangi bir refleks, bir refleks arkı veya refleks yoludur. Refleks arkı (RD), refleks reaksiyonunun yoludur, yani. sinir sinyalleri. Somatik (motor) refleksin refleks yayı aşağıdaki ana bağlantılardan oluşur:

1. Tahrişi algılayan reseptör

2. Afferent veya asendan veya duyusal sinir lifi

3. C.N.S.'deki sinir merkezi.

4. Efferent veya azalan motor sinir lifi

5. Yürütme organı "efektör"

Bazı refleks yaylarında, refleks yanıtına tepki veren ve onu kontrol eden bir geri bildirim nöronu (6) veya bir ters aferantasyon nöronu vardır.

Somatik refleks arkında, belirli işlevleri yerine getiren nöronlar ayırt edilebilir. Özellikle en basit monosinaptik reflekste sadece 2 nöron vardır: hassas ve motorlu. İncelediğimiz en basit polisinaptik refleks arkında: a) duyarlı bir nöron, b) bir interkalar nöron, c) bir yönetici nöron vardır. Pirinç. Karmaşık polisinaptik refleks yaylarında yüzlerce ve binlerce nöron vardır.

Otonom refleksin yayında aşağıdaki bağlantılar bulunur:

1. Reseptör

2. Afferent sinir lifi.

3. Yan boynuzlardaki sempatik refleksler için sinir merkezi (örneğin) omurilik)

4. Preganglionik sinir lifi

5. Otonom ganglion

6. Postganglionik sinir lifi

7. Yürütme organı. Pirinç.

Biyolojik ve fonksiyonel sistemler

1950'lerde ve 1960'larda Kanadalı biyolog Ludwig Bertalanffy, matematiksel ve sibernetik yaklaşımlar kullanarak biyolojik sistemlerin işleyişi için temel ilkeleri geliştirdi. Bunlar şunları içerir:

1. Dürüstlük, yani bir sistemin özelliklerinin, parçalarının özelliklerinin basit bir toplamına indirgenemezliği. Onlar. biyolojik bir sistemin özelliklerini, tek tek öğelerinin işlevleri aracılığıyla açıklamak imkansızdır (örnek).

2. Yapısal. Sistemin fonksiyonlarını yapısı üzerinden açıklama imkanı (örnek).

3. Hiyerarşi, sistem öğelerinin yukarıdan aşağıya birbirine tabi kılınması. Onlar. sistemin üstteki bileşenleri, altta yatanları yönetir (örnek).

4. Sistem ve çevre arasındaki ilişki (örnek).

Bununla birlikte, Bertalanffy en önemlisi olan sistemi oluşturan faktörü açıklamadı. Bu nedenle, canlı organizmaların doğasında bulunan sistemik kalıpları belirlemedeki ana rol, Akademisyen P.K.'ye aittir. Anokhin. Fizyolojide, fizyolojik sistemler kavramı uzun süredir var olmuştur. Bu, ortak düzenleyici mekanizmalara sahip ve homojen işlevleri yerine getiren morfolojik ve işlevsel olarak birleşik organların bir kompleksidir (örnek). Ancak, P.K. Anokhin, vücutta örneğin hayati destek sağlayan başka sistemler olduğunu tespit etti. önemli vücut parametreleri. Onlara işlevsel sistemler (FUS) adını verdi. P.K.'ye göre. Anokhin FUS, belirli bir yaşam aktivitesinde bir hedefe ulaşılmasını sağlayan bir dizi organ ve dokudur. Bu hedefe yararlı uyarlanabilir sonuç (PPR) denir. İç ortamın herhangi bir parametresi olabilir, örneğin vücut ısısı, kandaki normal oksijen içeriği vb. Biyolojik, örneğin beslenme ihtiyacını karşılayan bir davranışın sonucu, bir kişinin sosyal aktivitesinin sonucu. Doktorun homeostazı sağlayan FUS'u anlaması önemlidir.

Vücudun çeşitli organlarını ve sistemlerini tek bir bütün halinde birleştiren faktör olan PPR'dir - FUS. FÜS'de organların birlikteliği morfolojik değil fonksiyonel özelliğine göre gerçekleşir. Bu nedenle FUS, çeşitli fizyolojik sistemlerden organları ve dokuları içerebilir. Üstelik aynı organlar aynı anda birkaç FUS'a dahil edilebilir. Ayrıca fizyolojik sistemlerden farklı olarak FUS hem kalıtsal olabilir hem de sırasında oluşabilir. bireysel yaşam. Homeostaz parametrelerini korumak için genel FUS şeması aşağıdaki unsurları içerir:

2.PPR reseptörleri

3. Afferent yol

4. Sinir merkezi

5. Bitki düzenlemesi

6. Hümoral düzenleme

7. Davranış düzenlemesi

8. Metabolizma (şek.)

Herhangi bir nedenin etkisi altında PPR fizyolojik normun sınırlarını aşarsa, PPR reseptörleri uyarılır. Onlardan gelen sinir uyarıları, bu işlevi düzenleyen sinir merkezine gelir. Buradan uygun homeostaz parametresinin korunmasını sağlayan yürütme organlarına giderler. Aynı zamanda hümoral düzenleme mekanizmaları da devreye girer. Buna rağmen, PPR başlangıç seviyesine ulaşmadığında, sinir merkezinden gelen sinir impulsları serebral kortekse akmaya başlar. Nöronlarının uyarılmasının bir sonucu olarak, vücudun kendi kendini düzenlemesinin dış bağlantısı açılır, yani. davranış düzenlemesi. Bu, canlı bir varlığın davranışında amaçlı bir değişikliktir. Bu düzenleyici eylemlerin bir sonucu olarak, PPR başlangıç seviyesine gelir, yani. fizyolojik norm. PPR metabolizmadan doğrudan etkilenir. Öte yandan, PPR'nin kendisi metabolik süreçler üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. süreçler. Çeşitli FUS'ların işleyişine örnekler.

^ Vücudun kendi kendini düzenleme ilkeleri. Homeostaz kavramı

ve homeokinez

Kendi kendini düzenleme yeteneği, canlı sistemlerin ana özelliğidir, bütünlüğünü sağlamak için vücudu oluşturan tüm unsurların etkileşimi için en uygun koşulları yaratmak gerekir. Öz düzenlemenin dört ana ilkesi vardır:

1. Dengesizlik veya gradyan ilkesi. Yaşamın biyolojik özü, canlı organizmaların çevreye göre dinamik bir denge dışı durumu sürdürme yeteneğinde yatmaktadır. Örneğin sıcakkanlı hayvanların vücut ısısı ortama göre daha yüksek veya daha düşüktür. Hücrede daha fazla potasyum katyonu ve onun dışında sodyum vb. Çevreye göre gerekli asimetri seviyesinin korunması, düzenleme süreçleri ile sağlanır.

2. Kapalı kontrol döngüsü ilkesi. Her canlı sistem sadece bir uyarana tepki vermekle kalmaz, aynı zamanda tepkinin mevcut uyarana karşılık gelmesini de değerlendirir. Onlar. tahriş ne kadar güçlüyse, tepki o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Bu öz düzenleme, ters pozitif ve negatif nedeniyle gerçekleştirilir. geri bildirim sinir ve hümoral düzenleme sistemlerinde. Onlar. düzenleme devresi bir halkada kapalıdır. Böyle bir bağlantının bir örneği, motor refleks yaylarındaki bir arka afferent nörondur.

3. Tahmin ilkesi. Biyolojik sistemler, geçmiş deneyimlere dayalı tepkilerin sonuçlarını tahmin edebilir. Bir örnek, öncekilerden sonra ağrılı uyaranlardan kaçınmaktır.

4. Bütünlük ilkesi. Canlı bir sistemin normal çalışması için yapısal bütünlüğü gereklidir.

Homeostaz doktrini C. Bernard tarafından geliştirilmiştir. 1878'de, canlı organizmaların iç ortamının göreli sabitliği hakkında bir hipotez formüle etti. 1929'da W. Cannon, vücudun homeostazı sürdürme yeteneğinin vücuttaki düzenleyici sistemlerin sonucu olduğunu gösterdi. Ayrıca homeostaz terimini de icat etti. Vücudun iç ortamının (kan, lenf, doku sıvısı, sitoplazma) sabitliği ve fizyolojik fonksiyonların kararlılığı, homeostatik mekanizmaların sonucudur. Hücresel gibi homeostazın ihlali durumunda, hücrelerin dejenerasyonu veya ölümü vardır. Hücresel, doku, organ ve diğer homeostaz biçimleri hümoral, sinirsel düzenleme ve ayrıca metabolizma düzeyi tarafından düzenlenir ve koordine edilir.

Homeostazın parametreleri dinamiktir ve çevresel faktörlerin (örneğin, kan pH'ı, solunum gazlarının içeriği ve içindeki glikoz vb.) Etkisi altında belirli sınırlar içinde değişir. Bunun nedeni, canlı sistemlerin sadece dış etkileri dengelemekle kalmayıp, aynı zamanda onlara aktif olarak karşı koymalarıdır. Dış ortamdaki değişikliklerle iç ortamın sabitliğini koruma yeteneği, canlı organizmaları cansız doğadan ayıran temel özelliktir. Bu nedenle, dış ortamdan çok bağımsızdırlar. Bir canlının organizasyonu ne kadar yüksekse, dış ortamdan o kadar bağımsızdır (örnek).

Homeostaz sağlayan süreçlerin kompleksine homeokinez denir. Vücudun tüm dokuları, organları ve sistemleri tarafından gerçekleştirilir. Bununla birlikte, işlevsel sistemler en büyük öneme sahiptir.

^ Fizyolojik fonksiyonların yaş özellikleri

ve nörohumoral düzenleme

Organizmanın gelişme sürecinde hem niceliksel hem de niteliksel değişiklikler meydana gelir. Örneğin, birçok hücrenin sayısı ve boyutları artar. Aynı zamanda vücut yapısının karmaşıklaşması sonucunda yeni işlevler ortaya çıkar. Örneğin, bir çocuğun gelişen beyni soyut düşünme yeteneği kazanır.

Aşağıdaki fenomenler, vücut sistemlerinin işlevlerindeki yaşa bağlı değişikliklerin temelini oluşturur:

1. Organların ve vücut sistemlerinin düzensiz veya heterokron olgunlaşması. 2 . Aşamalı yaş atlar.

3. Hızlanma. Onlar. Belirli bir dönemde biyolojik gelişme hızının hızlanması.

Bireysel organların ve sistemlerin olgunlaşması aynı anda (heterokron) gerçekleşmez. Yenidoğanda, her şeyden önce, organizmanın bu dönemde hayatta kalmasını sağlayan fizyolojik ve fonksiyonel sistemler gelişir. Rahim içi varoluştan rahim dışı varlığa geçiş. Ontogenez sürecinde fonksiyonel sistemlerin oluşumuna ilişkin gözlemlere dayanarak, Akademisyen P.K. Anokhin, sistemogenez doktrinini yarattı. Organların ve sistemlerin gelişiminin heterokronisi, çocuğun motor aparatı örneğiyle açıklanabilir. Başlangıçta başı tutmayı, sonra oturmayı, sonra ayakta durmayı ve en sonunda yürümeyi sağlayan refleksler oluşur. programı kişisel Gelişim genetik aparat tarafından gerçekleştirilir. Belirli yaş aşamalarında, ifade oluşur, yani. iyi tanımlanmış genlerin aktivasyonu. Sonuç olarak, belirli bir sistemin veya vücut fonksiyonunun olgunlaşması hızlanır. Bu, bir yaş sıçraması veya kritik bir dönem ile kendini gösterir. Örneğin organ ve sistemlerin yapı ve fonksiyonlarında ani bir değişiklik gözlenir. ergenlik döneminde

Hızlanma, çevrenin ve sosyal faktörlerin vücut üzerindeki etkisi ile ilişkilidir. Buna iskeletin, kasların hızlı büyümesi eşlik eder, iç organlar, ergenlik.

Vücudun oluşumu ve gelişimi yaklaşık 20 yaşında sona erer. 20 ile 55-60 yaş arası kişiler olgun yaş olarak kabul edilir.Bu dönemde tüm vücut fonksiyonları tam olarak oluşur, fonksiyonel aktivite organlar ve sistemler yaklaşık olarak aynı seviyededir. 65-75 yaş arası yaşlı insanlar için, evrimsel yeniden düzenlemelerin ortaya çıkması karakteristiktir. Yaşlanmanın ana belirtilerinden biri, bazal metabolizmadaki azalmadır ve bunun sonucunda hücrelerdeki metabolik süreçler bozulur. Hücrelerdeki mitokondri sayısının azalması sonucu bazal metabolizma azalır. Bazal metabolizmanın değerinin insan yaşam süresini belirleyen en önemli faktörlerden biri olduğuna inanılmaktadır. 75 yaşından sonra yaşlılık başlar. Tüm fizyolojik süreçlerin aktivitesi keskin bir şekilde azalır. Sonuç olarak, ateroskleroz gibi birçok yaşlılık hastalığı ortaya çıkar.

Nörohumoral regülasyon mekanizmaları da yaşla birlikte değişir. Yenidoğanın sınırlı sayıda karmaşık koşulsuz refleksleri vardır ve koşullu refleksleri yoktur. Aynı zamanda hücreler hümoral faktörlere karşı oldukça hassastır. Büyüme ile birlikte, merkezi sinir sisteminin refleks aktivitesi gelişir. Özellikle bir yaşına gelindiğinde konuşmayı sağlayan çok karmaşık refleksler oluşur. Aynı zamanda, hücrelerin hümoral faktörlere karşı başlangıçtaki duyarlılığı azalır. olgun bir kişi oldukça organize nörohümoral düzenleme mekanizmalarına sahiptir. Yaşlılıkta refleks reaksiyonların hızı ve şiddeti azalır. Sinirlerin organ ve dokular üzerindeki etkilerinin zayıflaması, merkezi sinir sistemi ve periferi üzerindeki sinir uçlarında ve sinapslarda meydana gelen yıkıcı değişikliklerden kaynaklanmaktadır. Aynı zamanda, hücrelerin reseptör aparatındaki değişiklikler nedeniyle, bir dizi hümoral faktöre duyarlılıkları azalır.

Pediatri fakültesi için çocukluk dönemlerinin bilinmesi önemlidir. Tahsis edin (Arshavsky'ye göre):

1. Yenidoğan dönemi 7-8 gündür.

2. Dönem Emzirme- 5-6 ay

3. 6 ila 12 ay arası karma beslenme süresi.

4. Yeni yürümeye başlayan dönem 1 yıl - 3 yıl

5. Okul öncesi dönem 3 - 7 yaş.

6. İlkokul dönemi 7-12 yaş

7. Lise dönemi 12-17 yaş

8, Gençlik dönemi 17-20 yaş

FİZİK OOLOJİ VE Bİ O FİZİK A V O Z B U D I M X

C L E T O C

^ Sinirlilik, uyarılabilirlik ve uyarılma kavramı. uyaranların sınıflandırılması

Sinirlilik, hücrelerin, dokuların, vücudun bir bütün olarak dış veya iç çevresel faktörlerin etkisi altında fizyolojik bir dinlenme durumundan bir aktivite durumuna geçme yeteneğidir. Aktivite durumu, bir hücrenin, dokunun, organizmanın fizyolojik parametrelerindeki bir değişiklikle, örneğin metabolizmadaki bir değişiklikle kendini gösterir.

Uyarılabilirlik, canlı dokunun tahrişe aktif spesifik bir reaksiyonla yanıt verme yeteneğidir - uyarma, yani. sinir impulsunun üretilmesi, kasılması, salgılanması. Onlar. uyarılabilirlik, uyarılabilir olarak adlandırılan sinir, kas, salgı bezi gibi özel dokuları karakterize eder. Uyarma, bir tahriş edicinin etkisine yanıt veren, membran potansiyelinde, metabolizmada vb. Uyarılabilen dokular iletkendir. Bu, dokunun uyarımı iletme yeteneğidir. Sinirler ve iskelet kasları en yüksek iletkenliğe sahiptir.

Tahriş edici, canlı dokuya etki eden dış veya iç ortamın bir faktörüdür.

Bir tahriş edicinin bir hücreye, dokuya, organizmaya maruz kalma sürecine tahriş denir.

Tüm uyaranlar aşağıdaki gruplara ayrılır:

1. Doğası gereği

A) fiziksel (elektrik, ışık, ses, mekanik etkiler vb.)

B) kimyasal (asitler, alkaliler, hormonlar, vb.)

C) fiziksel ve kimyasal (ozmotik basınç, kısmi gaz basıncı, vb.)

D) biyolojik (bir hayvan için yiyecek, karşı cinsten bir birey)

D) sosyal (bir kişi için bir kelime).

2. Etki yerine göre:

A) dış (dışsal)

B) dahili (endojen)

3. Güç olarak:

A) eşik altı (bir yanıta neden olmayan)

B) eşik (uyarımın meydana geldiği minimum kuvvetin uyaranları)

C) süper eşik (eşiğin üzerindeki güç)

4. Fizyolojik doğası gereği:

A) yeterli (belirli bir hücre veya evrim sürecinde kendisine adapte olan reseptör için fizyolojik, örneğin göz fotoreseptörleri için ışık).

b) yetersiz

Uyaran tepkisi bir refleks ise, o zaman ayrıca:

A) koşulsuz refleks uyaranları

B) koşullu refleks

^ Tahriş yasaları. uyarılabilirlik parametreleri.

Hücrelerin, dokuların bir tahriş ediciye reaksiyonu, tahriş kanunları tarafından belirlenir.

1. "Ya hep ya hiç" yasası: Eşik öncesi hücre tahrişlerinde doku tepkisi oluşmaz. Uyaranın eşik gücünde, maksimum tepki gelişir, bu nedenle, tahrişin gücünde eşiğin üzerindeki bir artışa, artışı eşlik etmez. Bu yasaya göre tek bir sinir ve kas lifi olan kalp kası uyaranlara tepki verir.

2. 2. Güç yasası: Uyarıcının gücü ne kadar büyükse tepki de o kadar güçlüdür. Ancak, yanıtın şiddeti yalnızca belirli bir maksimuma kadar artar. Kuvvet yasası, farklı uyarılabilirliğe sahip çok sayıda kas hücresinden oluştukları için bütünsel bir iskelete, düz kasa uyar.

3. Kuvvet-süre kanunu. Uyarıcının gücü ile süresi arasında belirli bir ilişki vardır. Uyaran ne kadar güçlüyse, tepkinin oluşması o kadar az zaman alır. Eşik kuvveti ile gerekli stimülasyon süresi arasındaki ilişki, kuvvet-süre eğrisine yansır. Bu eğriden bir dizi uyarılabilirlik parametresi belirlenebilir.

A) Tahriş eşiği, uyarmanın meydana geldiği uyaranın minimum gücüdür.

B) Reobase, süresiz olarak uzun bir süre boyunca eylemi sırasında uyarılmaya neden olan uyaranın minimum gücüdür. Pratikte eşik ve reobaz aynı anlama gelir. Tahriş eşiği ne kadar düşükse veya reobaz ne kadar azsa, dokunun uyarılabilirliği o kadar yüksek olur.

C) Yararlı süre - bu, uyarmanın meydana geldiği bir reobaz kuvveti ile uyaranın minimum etki süresidir.

D) Chronaxia - bu, uyarmanın başlaması için gerekli olan iki reobazlık bir kuvvetle uyaranın minimum etki süresidir. Bu parametrenin, kuvvet-süre eğrisi üzerindeki zaman göstergesinin daha doğru bir şekilde belirlenmesi için L. Lapik tarafından hesaplanması önerildi. daha kısa faydalı zaman veya kronaksi, uyarılabilirlik ne kadar yüksekse ve bunun tersi de geçerlidir.

Klinik uygulamada, sinir gövdelerinin uyarılabilirliğini incelemek için kronaksis yöntemi kullanılarak reobaz ve kronaksi belirlenir.

4. Eğim veya uyum yasası. İritasyona doku tepkisi, gradyanına bağlıdır, örn. uyaranın gücü zaman içinde ne kadar hızlı artarsa, tepki o kadar hızlı gerçekleşir. Uyaranın gücündeki düşük bir artış hızında, tahriş eşiği yükselir. Bu nedenle, uyaranın gücü çok yavaş artarsa, uyarılma olmaz. Bu fenomene akomodasyon denir.

Fizyolojik değişkenlik (hareketlilik), bir dokunun ritmik stimülasyona yanıt verebileceği reaksiyonların daha fazla veya daha az sıklığıdır. Bir sonraki tahrişten sonra uyarılabilirliği ne kadar hızlı geri yüklenirse, kararsızlığı o kadar yüksek olur. Değişkenliğin tanımı N.E. Vvedensky. Labilitenin en büyüğü sinirlerde, en küçüğü kalp kasındadır.

^ Doğru akımın uyarılabilir dokular üzerindeki etkisi

İlk kez, doğru akımın nöromüsküler bir ilaç üzerindeki etkisinin düzenlilikleri 19. yüzyılda Pfluger tarafından incelenmiştir. DC devresi kapatıldığında, negatif elektrotun altında, yani. uyarılabilirlik katot altında artar ve pozitif anot altında azalır. Buna doğru akım yasası denir. Anot veya katot bölgesinde doğru akımın etkisi altında bir dokunun (örneğin bir sinirin) uyarılabilirliğindeki bir değişikliğe fizyolojik elektrik tonu denir. Negatif bir elektrotun - bir katodun - etkisi altında, hücre zarının potansiyelinin azaldığı artık tespit edilmiştir. Bu olguya fiziksel katelektroton denir. Pozitif - anot altında artar. Fiziksel bir elektrik akımı vardır. Katot altında, zar potansiyeli kritik depolarizasyon seviyesine yaklaştığından, hücrelerin ve dokuların uyarılabilirliği artar. Anot altında, zar potansiyeli artar ve kritik depolarizasyon seviyesinden uzaklaşır, böylece hücre ve dokunun uyarılabilirliği azalır. Çok kısa süreli bir doğru akım etkisiyle (1 ms veya daha az), MP'nin değişmek için zamanı olmadığı, bu nedenle elektrotların altındaki dokunun uyarılabilirliğinin de değişmediği unutulmamalıdır.

Doğru akım, klinikte tedavi ve teşhis için yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, sinirlerin ve kasların elektrikle uyarılması, fizyoterapi: iyontoforez ve galvanizleme için kullanılır.

^ Hücrelerin sitoplazmik zarının yapısı ve işlevleri.

Sitoplazmik hücre zarı üç katmandan oluşur: bir dış protein katmanı, bir orta bimoleküler lipit katmanı ve bir iç protein katmanı. Membran kalınlığı 7.5-10 nM'dir. Bimoleküler lipit tabakası, zarın matrisidir. Her iki katmanındaki lipit molekülleri, içlerine daldırılmış protein molekülleri ile etkileşime girer. Membran lipitlerinin %60 ila %75'i fosfolipidler, %15-30'u kolesteroldür. Proteinler esas olarak glikoproteinlerle temsil edilir. Tüm zara nüfuz eden integral proteinler ve dış veya iç yüzeyde bulunan periferik proteinler vardır. İntegral proteinler, hücre dışı ve hücre içi sıvı arasında belirli iyonların değişimini sağlayan iyon kanalları oluşturur. Ayrıca iyonların zar boyunca anti-gradyant taşınmasını gerçekleştiren enzimlerdir. Periferik proteinler, zarın dış yüzeyinde bulunan ve çeşitli PAS ile etkileşime girebilen kemoreseptörlerdir.

Membran fonksiyonları:

Dokunun yapısal bir birimi olarak hücrenin bütünlüğünü sağlar.
Sitoplazma ile hücre dışı sıvı arasındaki iyon alışverişini gerçekleştirir.

3. İyonların ve diğer maddelerin hücre içine ve hücre dışına aktif taşınmasını sağlar.

4. Kimyasal ve elektriksel sinyaller şeklinde hücreye gelen bilgilerin algılanmasını ve işlenmesini sağlar.

^ Hücre uyarılabilirliğinin mekanizmaları. Membran iyon kanalları.

Membran potansiyeli (MP) ve aksiyon potansiyellerinin (AP) oluşum mekanizmaları

Temel olarak vücutta iletilen bilgiler elektrik sinyalleri şeklindedir (örneğin sinir uyarıları). Hayvan elektriğinin varlığı ilk kez 1786'da fizyolog L. Galvani tarafından belirlendi. Atmosferik elektriği incelemek için kurbağa bacağının nöromüsküler müstahzarlarını bakır bir kancaya astı. Bu pençeler balkonun demir korkuluklarına değdiğinde kaslar kasıldı. Bu, nöromüsküler hazırlığın siniri üzerinde bir tür elektriğin etkisini gösterdi. Galvani, bunun canlı dokulardaki elektriğin varlığından kaynaklandığını düşündü. Ancak A. Volta, elektrik kaynağının iki farklı metalin - bakır ve demir - temas yeri olduğunu buldu. Fizyolojide, Galvani'nin ilk klasik deneyimi, bakır ve demirden yapılmış bimetalik cımbızlarla nöromüsküler bir hazırlıkla bir sinire dokunmak olarak kabul edilir. Galvani iddiasını kanıtlamak için ikinci bir deney yaptı. Nöromüsküler hazırlığı innerve eden sinirin ucunu kasının kesildiği yere fırlattı. Sonuç bir daralmaydı. Ancak bu deneyim, Galvani'nin çağdaşlarını ikna etmedi. Bu nedenle, başka bir İtalyan Matteuchi aşağıdaki deneyi yaptı. Bir nöromüsküler kurbağa terkibinin sinirini, tahriş edici bir akımın etkisi altında kasılan ikinci kasın üzerine yerleştirdi. Bunun sonucunda ilk ilaç da düşüşe geçti. Bu, elektriğin (PD) bir kastan diğerine transferini gösterdi. Kasın hasar görmüş ve hasar görmemiş kısımları arasındaki potansiyel farkın varlığı ilk olarak 19. yüzyılda bir telli galvanometre (ampermetre) Matteuchi kullanılarak doğru bir şekilde tespit edildi. Ayrıca kesiğin negatif bir yükü vardı ve kas yüzeyi pozitifti.

^ Sitoplazmik iyon kanallarının sınıflandırılması ve yapısı

membranlar. Membran Potansiyelinin Oluşum Mekanizmaları

ve aksiyon potansiyelleri.

Hücre uyarılabilirliğinin nedenlerini incelemede ilk adım, 1924 yılında İngiliz fizyolog Donann tarafından The Theory of Membran Equilibrium adlı çalışmasında atıldı. Teorik olarak, hücrenin içindeki ve dışındaki potansiyel farkın, yani olduğunu tespit etti. dinlenme potansiyeli veya MP, potasyum denge potansiyeline yakındır. Bu, biri nüfuz etmeyen büyük anyonlar içeren farklı konsantrasyonlarda potasyum iyonları içeren çözeltileri ayıran yarı geçirgen bir zar üzerinde oluşan potansiyeldir. Nernst hesaplamalarını açıkladı. Difüzyon potansiyeli denklemini türetmiştir. Potasyum için şuna eşit olacaktır:

Ек=58 lg -------- = 58 lg ----- = - 75 mV,

Bu teorik olarak hesaplanan MP değeridir.

Deneysel olarak, hücre dışı sıvı ile sitoplazma arasında potansiyel bir farkın ortaya çıkması ve ayrıca hücrelerin uyarılması için mekanizmalar, 1939'da Cambridge'de Hodgkin ve Huxley tarafından kuruldu. Kalamarın dev sinir lifini (akson) incelediler ve nöronun hücre içi sıvısının 400 mM potasyum, 50 mM sodyum, 100 mM klor ve çok az kalsiyum içerdiğini buldular. Hücre dışı sıvı yalnızca 10 mM potasyum, 440 mM sodyum, 560 mM klor ve 10 mM kalsiyum içeriyordu. Bu nedenle, hücrelerin içinde fazla potasyum, dışlarında ise sodyum ve kalsiyum fazlalığı vardır. Bunun nedeni, hücre zarında sodyum, potasyum, kalsiyum ve klor iyonları için zarın geçirgenliğini düzenleyen iyon kanallarının yerleşik olmasıdır.

Tüm iyon kanalları aşağıdaki gruplara ayrılır:

1. Seçiciliğe göre:

A) Seçici, yani özel. Bu kanallar kesin olarak tanımlanmış iyonlara karşı geçirgendir.

B) Düşük seçici, spesifik olmayan, belirli bir iyon seçiciliği olmayan. Zarda bunlardan sadece birkaçı var.

2. İletilen iyonların doğası gereği:

bir) potasyum

B) sodyum

b) kalsiyum

D) klor

3. Devre dışı bırakma oranına göre, yani. kapanış:

A) hızla devre dışı bırakma, yani hızla kapalı bir duruma dönüşüyor. MP'de hızla artan bir düşüş ve aynı hızlı iyileşmeyi sağlarlar.

B) yavaş yavaş devre dışı bırakma. Açılmaları, MP'de yavaş bir düşüşe ve yavaş iyileşmesine neden olur.

Açma mekanizmaları:

a) potansiyele bağlı, yani belli bir zar potansiyelinde açılanlar.

B) kemo-bağımlı, hücre zarının kemoreseptörleri fizyolojik olarak aktif maddelere (nörotransmiterler, hormonlar, vb.) Maruz kaldığında açılır.

Artık iyon kanallarının aşağıdaki yapıya sahip olduğu tespit edilmiştir:

1. Kanal ağzında bulunan seçici filtre. Kesin olarak tanımlanmış iyonların kanaldan geçişini sağlar.

2. Belirli bir zar potansiyeli seviyesinde veya karşılık gelen PAS'ın etkisinde açılan aktivasyon kapıları. Voltaj kapılı kanalların aktivasyon kapıları, onları belirli bir MP seviyesinde açan bir sensöre sahiptir.

3. Kanalın kapanmasını ve iyonların kanal boyunca iletiminin belirli bir MP seviyesinde sonlandırılmasını sağlayan inaktivasyon kapısı.(Şek.).

Spesifik olmayan iyon kanallarının kapısı yoktur.

Seçici iyon kanalları, aktivasyon (m) ve inaktivasyon (h) kapılarının konumu ile belirlenen üç durumda olabilir (Şek.):

1.Aktivasyon olanlar kapalı, inaktivasyonlar açıkken kapalıdır.

2.Aktif, her iki kapı da açık.

3. İnaktif, aktivasyon kapıları açık ve inaktivasyon kapıları kapalı.

Belirli bir iyon için toplam iletkenlik, aynı anda açık karşılık gelen kanalların sayısı ile belirlenir. Dinlenme durumunda, belirli bir zar potansiyelini koruyan sadece potasyum kanalları açıktır ve sodyum kanalları kapalıdır. Bu nedenle, zar, spesifik olmayan kanalların varlığından dolayı potasyuma seçici olarak ve sodyum ve kalsiyum iyonlarına çok az geçirgendir. Durgun haldeki potasyum ve sodyum için zar geçirgenlik oranı 1:0.04'tür. Potasyum iyonları sitoplazmaya girer ve içinde birikir. Sayıları belirli bir sınıra ulaştığında, konsantrasyon gradyanı boyunca açık potasyum kanallarından hücreyi terk etmeye başlarlar. Ancak hücre zarının dış yüzeyinden kaçamazlar. Orada, iç yüzeyde bulunan negatif yüklü anyonların elektrik alanı tarafından tutulurlar. Bunlar, zarın geçirimsiz olduğu amino asitlerin anyonik grupları olan sülfat, fosfat ve nitrat anyonlarıdır. Bu nedenle, zarın dış yüzeyinde pozitif yüklü potasyum katyonları, iç yüzeyinde ise negatif yüklü anyonlar birikir. Transmembran potansiyel farkı vardır. Pirinç.

Potasyum iyonlarının hücreden salınması, dışarıdan pozitif bir işaretle ortaya çıkan potansiyel, hücre dışına yönlendirilen potasyum konsantrasyon gradyanını dengeleyene kadar gerçekleşir. Onlar. zarın dış tarafında biriken potasyum iyonları, aynı iyonları içe doğru itmeyecektir. Belirli bir zar potansiyeli ortaya çıkar ve bunun seviyesi, dinlenme halindeki potasyum ve sodyum iyonları için zarın iletkenliği ile belirlenir. Ortalama olarak, dinlenme potansiyelinin değeri, potasyum dengesi Nernst potansiyeline yakındır. Örneğin, sinir hücrelerinin MP'si 55-70 mV, çizgili - 90-100 mV, düz kaslar - 40-60 mV, glandüler hücreler - 20-45 mV'dir. Hücre MP'sinin daha düşük gerçek değeri, zarın biraz geçirgen olduğu ve sitoplazmaya girebildikleri sodyum iyonları tarafından değerinin düşürülmesiyle açıklanır. Öte yandan, hücreye giren negatif klorür iyonları MP'yi bir miktar yükseltir.

Dinlenme halindeki zar sodyum iyonlarına karşı biraz geçirgen olduğundan, bu iyonları hücreden uzaklaştırmak için bir mekanizmaya ihtiyaç vardır. Bunun nedeni, hücrede kademeli olarak sodyum birikmesinin, zar potansiyelinin nötralizasyonuna ve uyarılabilirliğin kaybolmasına yol açacağı gerçeğidir. Bu mekanizmaya sodyum-potasyum pompası denir. Membranın her iki tarafındaki potasyum ve sodyum konsantrasyonları arasındaki farkı korur. Sodyum-potasyum pompası, sodyum-potasyum ATPaz enzimidir. Protein molekülleri zara gömülüdür. ATP'yi parçalar ve salınan enerjiyi ters gradyanlı olarak sodyumu hücreden çıkarmak ve içine potasyum pompalamak için kullanır. Bir döngüde, her bir sodyum-potasyum ATPaz molekülü 3 sodyum iyonunu uzaklaştırır ve 2 potasyum iyonu katar. Hücreye çıkandan daha az pozitif yüklü iyon girdiği için, sodyum-potasyum ATPaz, zar potansiyelini 5-10 mV artırır.

Membran, iyonların ve diğer maddelerin transmembran taşınması için aşağıdaki mekanizmalara sahiptir:

1. Aktif taşıma. ATP enerjisi kullanılarak gerçekleştirilir. Bu taşıma sistemleri grubu, sodyum-potasyum pompası, kalsiyum pompası, klor pompası içerir.

2. Pasif taşıma. İyonların hareketi, enerji tüketimi olmadan konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleştirilir. Örneğin, potasyumun hücreye girişi ve potasyum kanallarından hücreden çıkışı.

3. İlgili ulaşım. Enerji tüketimi olmadan iyonların gradyanlara karşı taşınması. Örneğin sodyum-sodyum, sodyum-kalsiyum, potasyum-potasyum iyon değişimi bu şekilde gerçekleşir. Diğer iyonların konsantrasyonundaki farklılık nedeniyle oluşur.

Membran potansiyeli mikroelektrot yöntemi kullanılarak kaydedilir. Bunu yapmak için, zardan hücrenin sitoplazmasına ince, 1 μM'den daha küçük bir cam mikroelektrot sokulur. Tuzlu su ile doldurulur. İkinci elektrot, hücreleri çevreleyen sıvıya yerleştirilir. Elektrotlardan, sinyal biyopotansiyel yükselticiye ve ondan osiloskop ve kayıt cihazına gider (Şek.).

Hodgkin ve Huxley tarafından yapılan diğer çalışmalar, kalamar aksonu uyarıldığında, osiloskop ekranında bir tepe (sivri uç) şeklinde olan zar potansiyelinde hızlı bir dalgalanma meydana geldiğini gösterdi. Bu salınıma aksiyon potansiyeli (AP) adını verdiler. Uyarılabilen zarlar için elektrik akımı yeterli bir uyarıcı olduğundan, AP, zarın dış yüzeyine negatif bir elektrot, katot ve iç pozitif olana bir anot yerleştirilerek indüklenebilir. Bu, membran yükünün değerinde bir azalmaya yol açacaktır - depolarizasyonu. Zayıf bir eşik altı akımın etkisi altında, pasif depolarizasyon meydana gelir, yani. bir katelektroton meydana gelir (Şek.). Akım gücü belirli bir sınıra yükseltilirse, katelektroton platosu üzerindeki etki süresinin sonunda, yerel veya yerel bir tepki olan küçük bir kendiliğinden artış görünecektir. Katodun altında bulunan sodyum kanallarının küçük bir kısmının açılmasının bir sonucudur. Bir eşik akımı ile MP, bir aksiyon potansiyeli oluşumunun başladığı kritik depolarizasyon seviyesine (CDL) düşer. Nöronlar için yaklaşık olarak -50 mV düzeyindedir.

Aksiyon potansiyeli eğrisinde aşağıdaki fazlar ayırt edilir:

1. PH gelişiminden önceki yerel yanıt (yerel depolarizasyon).

2. Depolarizasyon aşaması. Bu aşamada, MF hızla azalır ve sıfıra ulaşır. Depolarizasyon seviyesi 0'ın üzerine çıkar. Bu nedenle, zar zıt bir yük alır - içi pozitif olur ve dışı negatif olur. Zarın yükünü değiştirme olgusuna zar potansiyelinin tersine dönmesi denir. Bu fazın sinir ve kas hücrelerinde süresi 1-2 msn'dir.

3. Repolarizasyon aşaması. Belirli bir MP seviyesine ulaşıldığında başlar (yaklaşık +20 mV). Membran potansiyeli hızla dinlenme potansiyeline dönmeye başlar. Faz süresi 3-5 ms.

4. İz depolarizasyon aşaması veya iz negatif potansiyel. MP'nin dinlenme potansiyeline dönüşünün geçici olarak ertelendiği dönem. 15-30 ms sürer.

5. İz hiperpolarizasyonu veya iz pozitif potansiyeli aşaması. Bu aşamada, MP bir süre için başlangıçtaki PP seviyesinden daha yüksek olur. Süresi 250-300 ms'dir.

İskelet kaslarının aksiyon potansiyelinin genliği ortalama olarak 120-130 mV, nöronlar 80-90 mV, düz kas hücreleri 40-50 mV'dir. Nöronlar uyarıldığında, aksonun ilk bölümünde - akson tepeciği - AP meydana gelir.

AP'nin ortaya çıkması, uyarılma üzerine zarın iyonik geçirgenliğindeki bir değişiklikten kaynaklanmaktadır. Lokal yanıt döneminde yavaş sodyum kanalları açılırken hızlı olanlar kapalı kalır ve geçici spontan depolarizasyon oluşur. MP kritik bir seviyeye ulaştığında, sodyum kanallarının kapalı aktivasyon kapıları açılır ve sodyum iyonları bir çığ gibi hücrenin içine girerek progresif depolarizasyona neden olur. Bu aşamada hem hızlı hem de yavaş sodyum kanalları açılır. Onlar. zarın sodyum geçirgenliği keskin bir şekilde artar. Ayrıca, kritik depolarizasyon seviyesinin değeri, aktivasyon olanların hassasiyetine bağlıdır, ne kadar yüksekse, FCA o kadar düşük olur ve bunun tersi de geçerlidir.

Depolarizasyon miktarı, sodyum iyonları için denge potansiyeline (+20 mV) yaklaştığında. sodyum konsantrasyon gradyanının gücü önemli ölçüde azalır. Aynı zamanda hızlı sodyum kanallarının inaktivasyonu ve zarın sodyum iletkenliğinin azalması süreci başlar. Depolarizasyon durur. Potasyum iyonlarının çıkışı keskin bir şekilde artar, yani. potasyum çıkış akımı. Bazı hücrelerde bu, özel potasyum çıkış kanallarının aktivasyonundan kaynaklanır. Hücreden yönlendirilen bu akım, MP'yi hızla dinlenme potansiyeli seviyesine kaydırmaya yarar. Onlar. repolarizasyon aşaması başlar. MP'deki artış, sodyum kanallarının aktivasyon kapılarının kapanmasına yol açar, bu da zarın sodyum geçirgenliğini daha da azaltır ve repolarizasyonu hızlandırır.

İz depolarizasyon fazının meydana gelmesi, olmaması gerçeğiyle açıklanır. çoğu yavaş sodyum kanalları açık kalır.

İz hiperpolarizasyon, PD'den sonra, zarın potasyum iletkenliğinin artması ve PD sırasında hücreye giren sodyum iyonlarını gerçekleştirerek sodyum-potasyum pompasının daha aktif olması gerçeğiyle ilişkilidir.

Hızlı sodyum ve potasyum kanallarının iletkenliğini değiştirerek AP oluşumunu ve dolayısıyla hücrelerin uyarılmasını etkilemek mümkündür. Örneğin, bir tetrodont balık zehiri - tetrodotoksin ile sodyum kanallarının tamamen bloke edilmesiyle, hücre uyarılamaz hale gelir. Bu klinikte kullanılır. Çok lokal anestezikler, novokain, dikain, lidokain sodyum kanallarının geçişini engellediği için sinir lifleri açık duruma. Bu nedenle duyu sinirleri boyunca sinir uyarılarının iletimi durur, organın anestezisi (anestezi) meydana gelir. Potasyum kanallarının blokajı ile potasyum iyonlarının sitoplazmadan zarın dış yüzeyine salınması zordur; MP kurtarma. Bu nedenle, repolarizasyon aşaması uzar. Potasyum kanal blokerlerinin bu etkisi klinik pratikte de kullanılmaktadır. Örneğin bunlardan biri olan kinidin, kardiyomiyositlerin repolarizasyon aşamasını uzatır, kalp kasılmalarını yavaşlatır ve kalp ritmini normalleştirir.

Ayrıca, bir hücre veya dokunun zarı boyunca AP yayılma hızı ne kadar yüksek olursa, iletkenliğinin de o kadar yüksek olduğuna dikkat edilmelidir.

^ Aksiyon potansiyeli ve uyarılabilirlik fazlarının oranı

Hücre uyarılabilirliğinin seviyesi AP fazına bağlıdır. Lokal tepki aşamasında uyarılabilirlik artar. Bu uyarılabilirlik aşamasına gizli ekleme denir.

AP repolarizasyon aşamasında, tüm sodyum kanalları açıldığında ve sodyum iyonları bir çığ gibi hücreye hücum ettiğinde, süper güçlü bir uyaran bile bu süreci uyaramaz. Bu nedenle depolarizasyon fazı, tam uyarılamazlık veya mutlak refrakterlik fazına karşılık gelir.

Repolarizasyon aşamasında, giderek daha fazla sodyum kanalı kapanır. Ancak, eşik üstü bir uyaranın etkisi altında yeniden açılabilirler. Onlar. heyecan tekrar yükselmeye başlar. Bu, nispi uyarılamazlık veya nispi refrakterlik fazına karşılık gelir.

İz depolarizasyon sırasında, MP kritik bir seviyededir, bu nedenle eşik öncesi uyaranlar bile hücre uyarılmasına neden olabilir. Bu nedenle, şu anda heyecanlanabilirliği artıyor. Bu aşamaya yücelme veya olağanüstü heyecanlanma aşaması denir.

İz hiperpolarizasyon anında, MP başlangıç seviyesinden daha yüksektir, yani. daha fazla KUD ve uyarılabilirliği azalır. Normalin altında bir heyecanlanma evresinde. Pirinç. Konaklama fenomeninin iyon kanallarının iletkenliğindeki bir değişiklikle de ilişkili olduğuna dikkat edilmelidir. Depolarize edici akım yavaşça artarsa, bu, sodyumun kısmi inaktivasyonuna ve potasyum kanallarının aktivasyonuna yol açar. Bu nedenle, PD gelişimi gerçekleşmez.

^ KAS FİZYOLOJİSİ

Vücutta 3 tip kas vardır: iskelet veya çizgili, düz ve kardiyak. İskelet kasları, uzuvların ve vücudun kaslarının tonu nedeniyle vücudun duruşunu koruyarak vücudun uzayda hareket etmesini sağlar. Gastrointestinal sistemin peristaltizmi için düz kaslar gereklidir. idrar sistemi, kan damarlarının, bronşların vb. tonunun düzenlenmesi Kalp kası, kalbin kasılması ve kanın pompalanması için kullanılır. Tüm kasların uyarılabilirliği, iletkenliği ve kasılabilirliği vardır ve kardiyak ve birçok düz kasın otomatikliği vardır - spontan kasılma yeteneği.

^ İskelet kası lifinin ince yapısı.

Motor birimler İskelet kaslarının nöromüsküler aparatının ana morfo-fonksiyonel elemanı motor birimdir. Aksonu tarafından innerve edilen kas lifleri ile omuriliğin motor nöronunu içerir. Kasın içinde, bu akson birkaç uç dal oluşturur. Bu tür dalların her biri bir temas oluşturur - ayrı bir kas lifi üzerinde bir nöromüsküler sinaps. Bir motor nörondan gelen sinir impulsları, belirli bir grup kas lifinin kasılmasına neden olur.

İskelet kasları, çok sayıda kas lifinin oluşturduğu kas demetlerinden oluşur. Her fiber, 10-100 mikron çapında ve 5-400 mikron uzunluğunda silindirik bir hücredir. Bir hücre zarı vardır - sarkolemma. Sarkoplazma birkaç çekirdek, mitokondri, sarkoplazmik retikulum (SR) oluşumları ve kasılma elemanları - miyofibriller içerir. Sarkoplazmik retikulum kendine özgü bir yapıya sahiptir. Enine, boyuna borular ve tanklardan oluşan bir sistemden oluşur. Enine tübüller sarkoplazmanın hücre içine doğru olan uzantılarıdır. Sarnıçlı uzunlamasına borularla birleştirilirler. Bu nedenle, aksiyon potansiyeli sarkolemmadan sarkoplazmik retikulum sistemine yayılabilir. Bir kas lifi, boyunca yer alan 1000'den fazla miyofibril içerir. Her miyofibril 2500 protofibril veya miyofilamentten oluşur. Bunlar kasılma proteinleri olan aktin ve miyozin filamentleridir. Miyozin protofibrilleri kalın, aktin protofibrilleri incedir.

Miyozin filamentlerinde, başları bir açıyla uzanan enine süreçler vardır. İskelet kası lifinde, ışık mikroskobu enine çizgilenme gösterir, yani değişen açık ve koyu çizgiler. Koyu bantlara A diskleri veya anizotropik, açık I diskleri (izotropik) denir. Miyozin filamentleri, anizotropiye sahip ve bu nedenle koyu renkli olan A disklerinde yoğunlaşmıştır. I-diskleri aktin filamentlerinden oluşur. I disklerinin ortasında ince bir Z plakası görünür. Aktin protofibrilleri ona bağlanır. Miyofibrilin iki Z-lamellası arasındaki bölümüne sarkomer denir. Miyofibrillerin yapısal bir elemanıdır. İstirahatte, kalın miyozin filamentleri aktin filamentleri arasındaki boşluklara sadece kısa bir mesafe için girerler. Bu nedenle, A diskinin orta kısmında aktin filamentlerinin olmadığı daha açık renkli bir H bölgesi vardır. Elektron mikroskobu merkezinde çok ince bir M çizgisi gösteriyor. Miyozin protofibrillerinin bağlı olduğu destek protein zincirlerinden oluşur (Şekil 1).

^ Kas kasılma mekanizmaları

Işık mikroskobu ile kasılma anında A diskinin genişliğinin azalmadığı ancak sarkomerlerin I disklerinin ve H bölgelerinin daraldığı kaydedildi. Elektron mikroskobu kullanılarak, aktin ve miyozin filamentlerinin uzunluğunun kasılma anında değişmediği bulundu. Böylece Huxley ve Hanson iplik kayması teorisini geliştirdiler. Buna göre miyozin filamentleri arasındaki boşluklardaki ince aktin filamentlerinin hareketi sonucu kas kısalır. Bu, miyofibrilleri oluşturan her bir sarkomerin kısalmasına yol açar. Filamentlerin kayması, aktif duruma geçişte miyozin işlemlerinin başlarının aktin filamentlerinin merkezleriyle ilişkili olması ve bunların kendilerine göre hareketlerine (vuruş hareketleri) neden olmasından kaynaklanmaktadır. Ancak bu, tüm kasılma mekanizmasının son aşamasıdır. Kasılma, PD'nin motor sinirin uç plakası bölgesinde meydana gelmesiyle başlar. Sarkolemma boyunca yüksek hızda yayılır ve ondan enine tübüller SR sistemi boyunca uzunlamasına tübüllere ve sarnıçlara geçer. Tankların zarında bir depolarizasyon vardır ve onlardan sarkoplazmaya kalsiyum iyonları salınır. Aktin filamentleri, iki protein molekülü daha içerir - troponin ve tropomiyosin. Düşük (10-8 M'den az) kalsiyum konsantrasyonunda, yani; dinlenme halindeyken tropomiyosin, miyozin köprülerinin aktin filamentlerine bağlanmasını bloke eder. Kalsiyum iyonları SR'yi terk etmeye başladığında, troponin molekülü, aktin aktif merkezlerini tropomiyosinden serbest bırakacak şekilde şekil değiştirir. Miyozin başları bu merkezlere tutunur ve aktin filamentleri ile enine köprülerin ritmik olarak bağlanması ve ayrılması nedeniyle kayma başlar. Bu durumda, kafalar aktin filamentleri boyunca ritmik olarak Z zarlarına doğru hareket eder. Kası tamamen kasmak için bu tür 50 döngü gerekir. Uyarılmış bir zardan miyofibrillere sinyal iletimi, elektromekanik eşleşme olarak adlandırılır. AP üretimi durduğunda ve membran potansiyeli orijinal seviyesine döndüğünde, Ca-pompası (Ca-ATPase enzimi) çalışmaya başlar. Kalsiyum iyonları tekrar sarkoplazmik retikulumun sarnıçlarına pompalanır ve konsantrasyonları 10-8 M'nin altına düşer. Troponin molekülleri orijinal şeklini alır ve tropomiyosin yeniden aktif aktin merkezlerini bloke etmeye başlar. Miyozin başları onlardan ayrılır ve kas, elastikiyet nedeniyle orijinal gevşemiş durumuna geri döner.

^ Kas kasılma enerjisi

ATP, kasılma ve gevşeme için enerji kaynağıdır. Miyozin başları, ATP'yi ADP'ye ve inorganik fosfata parçalayan katalitik bölgelere sahiptir. Onlar. miyozin de bir ATPaz enzimidir. Bir ATPaz olarak miyozin aktivitesi, aktin ile etkileşime girdiğinde önemli ölçüde artar. Aktin ve baş arasındaki her etkileşim döngüsünde, miyozin 1 ATP molekülünü böler. Bu nedenle, ne kadar çok köprü aktif duruma geçerse, ATP o kadar çok bölünür, kasılma o kadar güçlü olur. Miyozinin ATPaz aktivitesini uyarmak için, SR'den salınan ve aktin aktif merkezlerinin tropomiyosinden salınmasını destekleyen kalsiyum iyonları gereklidir. Bununla birlikte, hücrede ATP arzı sınırlıdır. Bu nedenle, ATP rezervlerini yenilemek için geri yüklenir - yeniden sentez. Anaerobik ve aerobik olarak gerçekleştirilir. Anaerobik yeniden sentez işlemi, fosfajenik ve glikolitik sistemler tarafından gerçekleştirilir. İlki, ATP'yi geri kazanmak için kreatin fosfat rezervlerini kullanır. Enzimler (ADP + P = ATP) yardımıyla ADP'ye aktarılan kreatin ve fosfata parçalanır.Fosfajenik yeniden sentez sistemi en büyük kasılma gücünü sağlar, ancak hücrede az miktarda kreatin fosfat nedeniyle, sadece 5-6 saniyelik kasılma için çalışır. Glikolitik sistem, ATP yeniden sentezi için glikozun (glikojen) laktik aside anaerobik olarak parçalanmasını kullanır. Her glikoz molekülü, üç ATP molekülünün geri kazanılmasını sağlar. Bu sistemin enerji potansiyeli fosfajenik sistemden daha yüksektir, ancak o bile sadece 0,5 - 2 dakika boyunca bir kasılma enerjisi kaynağı olarak hizmet edebilir. Aynı zamanda glikolitik sistemin çalışmasına kaslarda laktik asit birikmesi ve oksijen içeriğinde azalma eşlik eder. Uzun süreli çalışma, artan kan dolaşımı ile ATP'nin yeniden sentezi oksidatif fosforilasyon, yani. aerobik olarak. Oksitleyici sistemin enerji potansiyeli diğerlerinden çok daha fazladır. İşlem, karbonhidratların ve yağların oksidasyonu nedeniyle oluşur. Yoğun çalışma ile karbonhidratlar esas olarak oksitlenir, orta derecede çalışma ile yağlar. Gevşeme ayrıca ATP enerjisi gerektirir. Ölümden sonra, hücrelerdeki ATP içeriği hızla azalır ve kritik seviyenin altına düştüğünde, miyozin çapraz köprüleri aktin filamentlerinden ayrılamaz (bu proteinlerin enzimatik otolizine kadar). Rigor mortis oluşur. ATP gevşeme için gereklidir çünkü Ca-pompasının çalışmasını sağlar.

^ Kas kasılmalarının biyomekaniği.

Tek kasılma, toplama, tetanoz.

Bir motor sinire veya kasa tek bir eşik veya eşik üstü tahriş uygulandığında, tek bir kasılma meydana gelir. Grafik kaydıyla, ortaya çıkan eğride birbirini takip eden üç dönem ayırt edilebilir:

1. Gizli dönem. Bu, tahrişin uygulandığı andan kasılmanın başlamasına kadar geçen zamandır. Süresi yaklaşık 1-2 ms'dir. Gizli dönem sırasında AP üretilir ve yayılır, SR'den kalsiyum salınır, aktin miyosin ile etkileşime girer vb.

2. Kısalma süresi. Kas tipine bağlı olarak (hızlı veya yavaş), süresi 10 ila 100 ms arasındadır.

3. Rahatlama dönemi. Süresi kısalmaktan biraz daha uzundur. Pirinç.

Tek bir kasılma modunda kas, yorulmadan uzun süre çalışabilir, ancak gücü önemsizdir. Bu nedenle vücutta bu tür kasılmalar nadir görülür, örneğin hızlı okulomotor kaslar bu şekilde kasılabilir. Daha sıklıkla, tek kasılmalar özetlenir.

Toplama, 2 eşik veya eşik üstü uyaran uygulandığında ardışık 2 kasılmanın eklenmesidir, aralarındaki aralık tek bir kasılmanın süresinden az, ancak refrakter dönemin süresinden fazladır. İki tür toplama vardır: tam ve eksik toplama. Kas zaten gevşemeye başlamışken tekrarlanan stimülasyon uygulanırsa eksik toplam oluşur. Gevşeme süresinin başlamasından önce kas üzerinde tekrarlanan tahriş etki ettiğinde tam oluşur, yani. kısaltma süresinin sonunda (Şekil 1.2). Tam toplama ile kasılmanın genliği, eksik toplamadan daha yüksektir. İki tahriş arasındaki aralık daha da azalırsa. Örneğin, kısalma süresinin ortasında ikinciyi uygulayın, o zaman kas refrakter durumda olduğu için toplama olmayacaktır.

Tetanos- bu, kendisine bir dizi ardışık uyaran uygulandığında gelişen birkaç tekli kasılmanın toplamından kaynaklanan uzun süreli bir kas kasılmasıdır. 2 tür tetanoz vardır: tırtıklı ve pürüzsüz. Tırtıklı tetanoz, kas zaten gevşemeye başladığında, sonraki her tahriş kas üzerinde hareket ederse gözlenir. Onlar. eksik toplama gözlenir (Şek.). Pürüzsüz tetanoz, kısalma süresinin sonunda birbirini takip eden her uyaran uygulandığında meydana gelir. Onlar. bireysel kasılmaların tam bir toplamı vardır ve (Şek.). Pürüzsüz tetanozun genliği tırtıklı olandan daha fazladır. Normal olarak, insan kasları düz bir tetanoz modunda kasılır. Pürüzlü, alkol zehirlenmesi ve Parkinson hastalığı ile el titremesi gibi patolojilerde ortaya çıkar.

^ Stimülasyonun frekansının ve gücünün kasılmanın genliği üzerindeki etkisi

Tahriş sıklığını kademeli olarak artırırsanız, tetanik kasılmanın genliği artar. Belli bir frekansta maksimum olur. Bu frekansa optimal denir. Tahriş sıklığında bir başka artışa, güçte bir azalma eşlik eder.

Tetanik kasılma. Kasılma genliğinin azalmaya başladığı frekansa kötümser frekans denir. Çok yüksek bir stimülasyon frekansında kas kasılmaz (Şek.). Optimal ve kötümser frekans kavramı N.E. Vvedensky tarafından önerildi. Bir kasılmaya neden olan bir eşik veya eşik üstü kuvvetin her uyarılmasının aynı anda kasın uyarılabilirliğini değiştirdiğini buldu. Bu nedenle, stimülasyon sıklığında kademeli bir artışla, dürtülerin etkisi giderek gevşeme döneminin başlangıcına kaydırılır, yani. yüceltme aşaması. Optimum frekansta, tüm impulslar, yüceltme aşamasında, yani kas üzerinde hareket eder. artan uyarılabilirlik. Bu nedenle tetanoz genliği maksimumdur. Stimülasyon frekansındaki daha fazla artışla, artan sayıda impuls, refrakter fazdaki kası etkiler. Tetanoz genliği azalır.

Herhangi bir uyarılabilir hücre gibi tek bir kas lifi, ya hep ya hiç yasasına göre tahrişe tepki verir. Kas, kuvvet yasasına uyar. Stimülasyonun gücündeki artışla, kasılmasının genliği artar. Belirli (optimal) bir kuvvette genlik maksimum olur. Bununla birlikte, uyarının gücü daha da artırılırsa, katodik depresyon nedeniyle kasılmanın genliği artmaz ve hatta azalır. Böyle bir güç kötümser olurdu. Kasın böyle bir reaksiyonu, farklı uyarılabilirliğe sahip liflerden oluşmasıyla açıklanır, bu nedenle, tahriş gücündeki artışa, artan sayıda uyarılma eşlik eder. Optimum güçte, tüm lifler kasılmaya dahil olur. Katodik depresyon, depolarize edici bir akımın - bir katot, büyük bir kuvvet veya süre - etkisi altında uyarılabilirliğin azalmasıdır.

^ azaltma modları. Güç ve kas çalışması.

Aşağıdaki kas kasılma modları vardır:

1. İzotonik kasılmalar. Kasın uzunluğu azalır, ancak tonu değişmez. Vücudun motor fonksiyonlarında yer almazlar.

2. İzometrik kasılma. Kasın uzunluğu değişmez, ancak tonusu artar. Vücut duruşunu korumak gibi temel statik işler.

3. Auxotonic kasılmalar. Kasın uzunluğu ve tonu da değişir. Onların yardımıyla vücudun hareketi, diğer motor eylemler meydana gelir.

Maksimum kas gücü, bir kasın geliştirebileceği maksimum gerilim miktarıdır. Kasın yapısına, işlevsel durumuna, başlangıç uzunluğuna, cinsiyetine, yaşına, kişinin eğitim derecesine bağlıdır.

Yapısına bağlı olarak, paralel liflere sahip kaslar (örneğin terzi), fusiform (biceps brachii), pinnate (baldır) vardır. Bu tip kasların farklı fizyolojik kesit alanları vardır. Kası oluşturan tüm kas liflerinin kesit alanlarının toplamıdır. En büyük fizyolojik kesit alanı ve dolayısıyla güç, flama kaslarındadır. Paralel bir lif düzenine sahip kaslardaki en küçük (Şek.).

Kasın orta derecede gerilmesi ile kasılma kuvveti artar, ancak aşırı gerilme ile azalır. Orta derecede ısıtma ile, soğutma ile de artar ve azalır. Yorgunluk, metabolik bozukluklar vb. ile kas kuvveti azalır. .Çeşitli kas gruplarının maksimum kuvveti dinamometreler, bilek, deadlift vb. ile belirlenir.

Farklı kasların güçlerini karşılaştırmak için özgül veya mutlak güçleri belirlenir. Maksimum bölü kareye eşittir. kasın enine kesit alanına bakın. İnsan gastrocnemius kasının özgül gücü 6,2 kg/cm2, triceps kası 16,8 kg/cm2 ve çiğneme kası 10 kg/cm2'dir.

Kas çalışması dinamik ve statik olarak ayrılır.Yük hareket ettirildiğinde dinamik gerçekleştirilir. Dinamik çalışma sırasında kasın uzunluğu ve gerginliği değişir. Bu nedenle kas, okotonik modda çalışır. -de statik çalışma kargo hareketi yok, yani kas izometrik modda çalışır. Dinamik çalışma, yükün ağırlığının ürününe ve yükselme yüksekliğine veya kasın kısalma miktarına eşittir (A = P * h). İş, kg.m, joule cinsinden ölçülür. İş miktarının yüke bağımlılığı, ortalama yükler yasasına uyar. Yük arttığında, başlangıçta kasların çalışması artar. Orta yüklerde maksimum olur. Yükteki artış devam ederse, iş azalır (Şek.). İşin büyüklüğü üzerindeki aynı etkinin ritmi vardır. Maksimum kas çalışması ortalama bir ritimde gerçekleştirilir. İş yükünün büyüklüğünün hesaplanmasında özellikle önemli olan, kas gücünün tanımıdır. Bu, birim zamanda yapılan iştir (P = A * T). Sal

^ Kas yorgunluğu

Yorgunluk, çalışmanın bir sonucu olarak kas performansında geçici bir azalmadır. İzole bir kasın yorgunluğu, onun ritmik uyarılmasından kaynaklanabilir. Sonuç olarak, kasılmaların gücü giderek azalır (Şek.). Frekans, tahrişin gücü, yükün büyüklüğü ne kadar yüksek olursa, yorgunluk o kadar hızlı gelişir. Yorgunlukla, tek bir kasılmanın eğrisi önemli ölçüde değişir. Latent periyodun süresi, kısalma periyodu ve özellikle relaksasyon periyodu uzar, fakat amplitüd azalır (Şek.). Kasın yorgunluğu ne kadar güçlüyse, bu dönemlerin süresi o kadar uzun olur. Bazı durumlarda tam gevşeme gerçekleşmez. Kontraktür gelişir. Bu, uzun süreli istemsiz kas kasılması durumudur. Ergografi kullanılarak kas çalışması ve yorgunluk incelenir.

Geçen yüzyılda, izole kaslarla yapılan deneylere dayanarak, 3 kas yorgunluğu teorisi öne sürüldü.

1. Schiff'in teorisi: yorgunluk, kastaki enerji rezervlerinin tükenmesinin bir sonucudur.

2. Pfluger'ın teorisi: yorgunluk, metabolik ürünlerin kasta birikmesinden kaynaklanır.

3. Verworn'un teorisi: yorgunluk, kastaki oksijen eksikliğinden kaynaklanır.

Gerçekten de, izole kaslar üzerinde yapılan deneylerde bu faktörler yorgunluğa katkıda bulunur. İçlerinde ATP yeniden sentezi bozulur, laktik ve pirüvik asitler birikir, oksijen içeriği yetersizdir. Ancak vücutta yoğun çalışan kaslar, artan genel ve bölgesel kan dolaşımı nedeniyle gerekli oksijeni, besinleri alır ve metabolitlerden salınır. Bu nedenle, diğer yorgunluk teorileri önerilmiştir. Özellikle, nöromüsküler sinapslar yorgunlukta belirli bir rol oynar. Sinapstaki yorgunluk, nörotransmiter depolarının tükenmesi nedeniyle gelişir. Bununla birlikte, motor aparatın yorulmasındaki ana rol, merkezi sinir sisteminin motor merkezlerine aittir. Geçen yüzyılda, I.M. Sechenov, bir elin kasları yorulursa, diğer el veya ayaklarla çalışırken performanslarının daha hızlı geri kazanıldığını tespit etti. Bunun, uyarma süreçlerinin bir motor merkezden diğerine geçişinden kaynaklandığına inanıyordu. Aktif olan diğer kas gruplarının dahil edilmesiyle dinlenmeyi çağırdı. Motor yorgunluğun, nöronlardaki metabolik süreçlerin bir sonucu olarak karşılık gelen sinir merkezlerinin inhibisyonu, nörotransmiterlerin sentezindeki bozulma ve sinaptik iletimin inhibisyonu ile ilişkili olduğu tespit edilmiştir.

^ motor üniteleri

İskelet kaslarının nöromüsküler aparatının ana morfo-fonksiyonel elemanı motor ünitedir (MU). Aksonu tarafından innerve edilen kas lifleri ile omuriliğin motor nöronunu içerir. Kasın içinde, bu akson birkaç uç dal oluşturur. Bu tür dalların her biri bir temas oluşturur - ayrı bir kas lifi üzerinde bir nöromüsküler sinaps. Bir motor nörondan gelen sinir impulsları, belirli bir grup kas lifinin kasılmasına neden olur. İnce hareketler yapan küçük kasların motor birimleri (göz kasları, el) az miktarda kas lifi içerir. Büyük olanlarda yüzlerce kat daha fazla var. bağlı olarak tüm DU işlevsel özellikler 3 gruba ayrılır:

I. Yavaş, yorulmadan. Daha az miyofibril bulunan "kırmızı" kas liflerinden oluşurlar. Bu liflerin kasılma hızı ve gücü nispeten küçüktür, ancak çok yorulmazlar. Bu nedenle tonik olarak adlandırılırlar. Bu tür liflerin kasılmalarının düzenlenmesi, aksonları birkaç terminal dalı olan az sayıda motor nöron tarafından gerçekleştirilir. Bir örnek soleus kasıdır.

IIB. Hızlı, kolayca yorulur. Kas lifleri birçok miyofibril içerir ve "beyaz" olarak adlandırılır. Çabuk kasılır ve büyük bir güç geliştirir, ancak çabuk yorulur. Bu nedenle faz olarak adlandırılırlar. Bu DU'ların motor nöronları en büyüğüdür, çok sayıda terminal dalı olan kalın bir aksonu vardır. Yüksek frekanslı sinir impulsları üretirler. Göz kasları.

IIA. Hızlı, yorulmaya dayanıklı. Ara bir pozisyon işgal ederler.

^ Düz Kasların Fizyolojisi

Düz kaslar çoğu sindirim organının duvarlarında, kan damarlarında, çeşitli bezlerin boşaltım kanallarında ve üriner sistemde bulunur. İstemsizdirler ve vasküler tonu koruyarak sindirim ve idrar sistemlerinin peristaltizmini sağlarlar. İskeletin aksine, düz kaslar, enine çizgileri olmayan, daha çok iğ şeklindeki ve küçük boyutlu hücreler tarafından oluşturulur. İkincisi, kasılma aparatının düzenli bir yapıya sahip olmamasından kaynaklanmaktadır. Miyofibriller, farklı yönlerde uzanan ve sarkolemmanın farklı kısımlarına bağlanan ince aktin filamentlerinden oluşur. Miyosin protofibrilleri aktinin yanında bulunur. Sarkoplazmik retikulumun elemanları bir tübül sistemi oluşturmaz. Ayrı kas hücreleri, düşük elektrik direncine sahip temas noktaları ile birbirine bağlanır - bu, uyarımın düz kas yapısı boyunca yayılmasını sağlar. Düz kasların uyarılabilirliği ve iletkenliği iskelet kaslarından daha düşüktür.

SMC zarı sodyum iyonları için nispeten yüksek bir geçirgenliğe sahip olduğundan, zar potansiyeli 40-60 mV'dir. Ayrıca birçok düz kasta MP sabit değildir. Periyodik olarak azalır ve tekrar orijinal seviyesine döner. Bu tür salınımlara yavaş dalgalar (SW) denir. Yavaş dalganın tepesi kritik bir depolarizasyon seviyesine ulaştığında, üzerinde kasılmalarla birlikte aksiyon potansiyelleri oluşmaya başlar (Şek.). MV ve PD, düz kaslardan sadece 5 ila 50 cm/sn hızında iletilir. Bu tür düz kaslara kendiliğinden aktif denir, yani. onlar otomatik. Örneğin, bu tür bir aktivite nedeniyle bağırsak peristaltizmi meydana gelir. Bağırsak hareketliliğinin kalp pilleri, karşılık gelen bağırsakların ilk bölümlerinde bulunur.

SMC'lerde AP oluşumu, bunlara kalsiyum iyonlarının girmesinden kaynaklanmaktadır. Elektromekanik bağlantı mekanizmaları da farklıdır. Kasılma, PD sırasında hücreye kalsiyum girmesi nedeniyle gelişir.En önemli hücresel protein olan kalmodulin, kalsiyumun miyofibrillerin kısalması ile ilişkisine aracılık eder.

Kasılma eğrisi de farklıdır. Gizli dönem, kısalma ve özellikle gevşeme dönemi, iskelet kaslarınınkinden çok daha uzundur. Kasılma birkaç saniye sürer. Düz kaslar, iskelet kaslarının aksine, plastik ton fenomeni ile karakterize edilir. Bu yetenek, önemli bir enerji tüketimi ve yorgunluk olmadan uzun süre azalma halindedir. Bu özellik sayesinde iç organların şekli ve damar tonusu korunur. Ek olarak, düz kas hücrelerinin kendileri gerilme reseptörleridir. Uzatıldıklarında, SMC'de bir azalmaya yol açan AP'ler üretilmeye başlar. Bu fenomene, kasılma aktivitesinin düzenlenmesinin miyojenik mekanizması denir.

Paylaşmak: