МБУЗ "Стоматологическая поликлиника"

Задача 1

Известно, что ионные каналы мембраны возбудимой клетки регули­руют амплитуду мембранных потенциалов. Экспериментально обнару­жено, что яд тетродотоксин блокирует натриевые каналы мембраны возбудимой клетки.

Вопросы:

1.

2.

Как изменится при этом потенциал покоя возбудимости клетки? Как изменится при этом потенциал действия возбудимой клет­ки?

3.

Как при этом изменится распределение ионов на внешней и вну­тренней стороне клеточной мембраны?

Ответы:

1.

Известно, что потенциал покоя создается преимущественно за счет выхода ионов калия по концентрированному градиенту из клетки. При этом натриевые каналы частично открыты, и не­которое количество ионов натрия проходит в клетку, уменьшая потенциал покоя. Следовательно, блокада натриевых каналов тетродотоксином приведет к небольшому увеличению потенциа­ла покоя.

1. При блокаде натриевых каналов становится невозможным воз­никновение потенциала действия, так как деполяризация кле­точной мембраны невозможна.

2. Концентрация ионов натрия на внешней стороне клеточной мембраны незначительно увеличится, так как ионы натрия пол­ностью перестают входить в клетку.

Задача 2

Известно, что фазы потенциала действия нервного волокна (быстрая деполяризация и реполяризация) возникают вследствие движения ионов натрия и калия вдоль концентрационных градиентов, В эксперименте на нерв подействовали уабаином — веществом, подавляющим активность АТФазы, затем провели длительное ритмическое раздражение нерва.

Вопросы:

1.

Как при этом изменится распределение ионов на внешней и вну­тренней стороне клеточной мембраны?

2.

Изменится ли величина потенциала покоя и потенциала дей­ствия в обработанном уабаином нервном волокне?

Ответы:

1.

Потенциал покоя и потенциал действия возбудимых клеток об­условлены разной концентрацией ионов, в первую очередь, ка­лия и натрия, снаружи и внутри клетки. Разность концентраций ионов поддерживается благодаря калиево-натриевому насосу, работа, которая является энергозависимой и требует АТФазной активности. Следовательно, ингибирование АТФазы приведет к выравниванию концентраций калия и натрия снаружи и внутри нервных волокон в ходе ритмического раздражения нерва.

2.

Отсутствие градиента концентрации ионов снаружи и внутри клетки приведет к исчезновению потенциала покоя и полной невозможности возникновения потенциала действия.

Задача 3

Известно, что препарат этилендиаминтетраамоний (ЭДТА) свя­зывает в живых тканях ионы кальция, В экспериментальных условиях на нервно-мышечном препарате лягушки в область нервно-мышечного синапса ввели ЭДТА,

Вопросы:

1. Как изменится процесс проведения возбуждения в синапсе?

2. Как повлияет ЭДТА на синтез ацетилхолина, проницаемость пресинаптической мембраны для медиатора, генерацию пост­синаптического потенциала и активность холинэстеразы?

Ответы:

При распространении возбуждения нервного волокна в преси — наптическую область увеличивается проницаемость пресинапти­ческой мембраны и ионы кальция входят по градиенту концентра­ции внутрь волокна. Связываясь с пресинаптическими везикулами, кальций обеспечивает движение везикул в сторону пресинаптиче­ской мембраны, что необходимо для высвобождения медиатора в синаптическую щель.

1. Связывание ионов кальция ЭДТА приведет к прекращению вы­свобождения ацетилхолина в нервно-мышечном синапсе и бло­каде проведения через синапс.

2. ЭДТА не повлияет непосредственно на синтез ацетилхолина, проницаемость пресинаптической мембраны для медиатора, ге­нерацию постсинаптического потенциала и активность холин­эстеразы.

Задача 4

Известно, что проведение возбуждения в синапсе состоит из не­скольких стадий. В эксперименте воздействие химического вещества на нервно-мышечные синапсы привело к прекращению передачи возбуждения с нерва на скелетную мышцу. При введении в указанную область ацетил­холина проведение возбуждения через синапс не восстановилось. Введение фермента ацетилхолинэстеразы восстановило проведение возбуждения.

Вопросы:

1. Перечислите возможные механизмы прекращения проведения возбуждения в синапсе?

2. Каков механизм действия изучаемого вещества на нервно-мы­шечный синапс?

Ответы:

1. Возможными причинами прекращения перехода возбуждения с нерва на мышцу в синапсе могут быть: нарушение выделения медиатора ацетилхолина пресинаптической областью; инакти­вация или блокада холинэргических рецепторов постсинапти­ческой мембраны; ингибирование фермента, разрушающего ацетилхолин.

2. При добавлении ацетилхолина нервно-мышечная передача не восстановилась, следовательно, дело не в недостаточном выделе­нии медиатора. Добавление фермента холинэстеразы, расщепля­ющего ацетилхолин и освобождающего рецепторы постсинапти­ческой мембраны для взаимодействия со следующими квантами медиатора, восстановило синаптическую передачу. Следователь­но, изучаемое вещество является ингибитором холинэстеразы.

Задача 5

Известно, что гладкие мышцы имеют ряд физиологических осо­бенностей по сравнению со свойствами скелетных мышц. Входе экс­перимента из стенки кишечника и стенки артерии мышечного типа животного было выделено по фрагменту (длиной 2 см и шириной 2 см), содержаьцему гладкомышечные волокна. Третий фрагмент такого же размера был выделен из скелетной мышцы. Внешне мало отличаюьциеся друг от друга мышечные фрагменты поместили в камеру с физиоло­гическим раствором, что обеспечивало условия для их жизнедеятель­ности в течение некоторого времени.

Вопросы:

Как различить принадлежность фрагментов мышечной ткани по их функциональным свойствам?

По какому функциональному признаку, без применения воз­действий, можно идентифицировать принадлежность одного из фрагментов к мышечной ткани кишечника?

Как с помощью раздражения фрагментов мышечной ткани мож­но отличить мышечную ткань внутренних органов от скелетной мышцы?

Ответы:

При наличии морфологического сходства между тремя фраг­ментами мышечной ткани, фрагменты гладкомышечной ткани отличаются автоматизмом, т. е. способностью к спонтанной ге­нерации потенциалов действия и к сокращению.

Автоматия хорошо выражена у гладких мышц стенок полых орга­нов, в частности, кишечника, и нехарактерна для гладких мышц стенок кровеносных сосудов.

Гладкие мышцы в отличие от скелетных мышц обладают высокой чувствительностью к биологически активным веществам. Подве­дение раствора ацетилхолина вызовет ритмические сокращения

1.

2.

3.

1.

2.

3.

Мышечного фрагмента кишечника. Раствор адреналина вызовет спастическое сокращение фрагмента скелетной мышцы. Сокра­щение фрагмента скелетной мышцы можно вызвать электриче­ским раздражением.

Задача 6

Известно, что одним из основных свойств возбудимых тканей явля­ется возбудимость. Экспериментально сравнивали возбудимость нерв­ной и мышечной ткани до и после длительного прямого и непрямого раз­дражения мышцы. Было установлено, что исходно возбудимость одной ткани выше, чем второй. Кроме того, было зафиксировано изменение возбудимости нерва и мышцы после длительного раздражения.

Вопросы:

Как определялась возбудимость нерва и мышцы?

Какая ткань и почему имела большую возбудимость?

Как изменилась возбудимость нерва и мышцы после длительного прямого и непрямого раздражения мышцы?

Какие параметры характеризуют величину возбудимости ткани?

Ответы:

На нервно-мышечном препарате лягушки сначала раздражали нерв и затем мышцу одиночными электрическими импульсами. Силу раздражения постепенно увеличивали до появления перво­го мышечного сокращения. Таким образом, определяли порог раздражения нерва и мышцы.

Нервная ткань имела большую возбудимость, так как ее порог раздражения был ниже по сравнению с мышечной тканью.

Возбудимость понизится вследствие уменьшения соотношения ионов на клеточной мембране при длительном раздражении не­рва и мышцы.

Величина возбудимости ткани характеризуется порогом раздра­жения, реобазой, хронаксией, скоростью аккомодации.

1.

2.

3.

4.

1.

2.

3.

4.

Задача 7

Известно, что возбудимость является одним из основных свойств нервной и мышечной тканей. Экспериментально бьиао установлено, что после нанесения на изолированный нерв и полоску миокарда надпо­рогового раздражения возникали потенциалы действия, входе которых происходило изменение возбудимости.

1.

2.

3.

1.

2.

3.

Вопросы:

Какой метод регистрации использовали для изучения потенциа­лов действия в нерве и полоске миокарда?

Как изучали изменение возбудимости в различные фазы потен­циалов действия?

Как изменяется возбудимость при возникновении потенциала действия?

Ответы:

Биопотенциалы регистрировали с помощью микроэлектродной техники.

Изменения возбудимости изучали с помощью измерений порога раздражения в различные фазы потенциалов действия.

Во время предспайка возбудимость повышается. При пике по­тенциала действия возникает абсолютный рефрактерный период. При реполяризации возникает относительный рефрактерный период. При отрицательном следовом потенциале наблюдает­ся фаза экзальтации. При положительном следовом потенциале возникает фаза субнормальной возбудимости.

Задача 8

Известно, что вокруг клеточных мембран возбудимых тканей суще­ствует неравномерное распределение ионов. Экспериментально увели­чивали градиент концентрации снаружи и внутри возбудимой клетки раздельно для ионов Na, К, С1 и Са.

Вопросы:

Как изменится величина потенциала покоя и потенциала дей­ствия при увеличении градиента концентрации раздельно для ио­нов: 1) №; 2) К\ 3) С/; 4) Cal

Ответы:

1.

При увеличении градиента концентрации Na величина потенци­ал покоя снизится, величина потенциала действия увеличится.

2.

При увеличении градиента концентрации К величина потен­циал покоя возрастет, величина потенциала действия не из­менится.

3.

При увеличении градиента концентрации С/ величина потен­циал покоя возрастет, потенциала действия не изменится.

4.

При увеличении градиента концентрации Са величина потенциал покоя снизится, величина потенциала действия не изменится.

Задача 9

Известно, что суммация одиночных мышечных сокраи^ений явля­ется одним из основных свойств мышечной ткани. В эксперименталь­ных условиях изучали способность скелетной мышцы, отрезка кишки и сердца к суммации с помои^ью нанесения на эти органы двух после­довательных раздражений.

Вопросы:

1.

Какие условия надо выполнить, чтобы добиться суммации оди­ночных сокращений?

2.

Почему при суммации одиночных сокращений увеличивается амплитуда сокращения?

3.

Какие виды мышц не способны к суммации одиночных сокра­щений, и почему это происходит?

4.

При каких условиях повторяющиеся ритмические раздражения вызывают зубчатый тетанус, гладкий тетанус, оптимум и песси — мум скелетной мышцы?

Ответы:

1.

Для суммации одиночных сокращений необходимо соблюде­ние двух условий. Повторное раздражение должно наноситься во время первого одиночного сокращения и не должно попасть в период рефрактерности первого возбуждения.

2.

Увеличение амплитуды сокращения при суммации двух одиноч­ных сокращений связано с началом второго сокращения на фоне уже частично сократившейся мышцы.

3.

Скелетная мышца способна к суммации одиночных сокращений. Длительность возбуждения и рефрактерного периода в скелет­ной мышце соответствует латентному периоду ее одиночного сокращения. Если повторное возбуждение попадает во время укорочения или расслабления первого одиночного сокращения, то второе сокращение суммируется с первым. В гладкой мышце длительность возбуждения и рефрактерный период соответству­ют латентному периоду и фазе укорочения ее одиночного сокра­щения. Поэтому суммация двух сокращений может произойти в случае попадания второго раздражения в фазу расслабления гладкой мышцы. В сердце длительность возбуждения и рефрак­терный период равны длительности одиночного сокращения. Поэтому суммация одиночных сокращений в миокарде не про­исходит.

4. Зубчатый тетанус возникает, когда каждое последующее раздра­жение попадает в фазу расслабления предыдущего одиночного сокращения. Гладкий тетанус возникает, когда каждое последую­щее раздражение попадает в фазу укорочения предыдущего оди­ночного сокращения. Оптимум возникает, когда каждое после­дующее раздражение попадает в фазу экзальтации предыдущего возбуждения. Пессимум возникает, когда каждое последующее раздражение попадает в абсолютный рефрактерный период преды­дущего возбуждения.

Задача 10

Известно, что поддержание постоянства ионного состава в воз­будимых тканях необходимо для их нормального функционирования. Отсутствие солей (ив частности — солей кальция) в питьевой воде у населения отдельного района России привело к нарушению функций скелетной мускулатуры. Обследование населения показало, что даже практически здоровые люди жаловались на повышенную мышечную утомляемость и недостаточную физическую силу.

Вопросы:

1. Какова роль ионов кальция в механизме мышечного сокращения?

2. Почему недостаток кальция в организме сопровождается повы­шенной физической утомляемостью и недостаточной физиче­ской силой у людей?

Ответы:

1. В расслабленном мышечном волокне белок тропонин препят­ствует взаимодействию головок выростов миозина с актином. Мышечное сокращение начинается с выхода ионов кальция из Т-систем и эндоплазматического ретикулума. Ионы кальция со­единяются с тропонином, и он сдвигается в сторону. Головки выростов миозина вступают в контакт с актином, обеспечивая скольжение нитей актина вдоль миозина. Длина саркомеров ми­офибрилл уменьшается. Длина всей мышцы уменьшается.

2. Количество связанных с тропонином ионов кальция определяет количество поперечных мостиков между нитями актина и ми­озина и, следовательно, силу и длительность сокращения. По­этому недостаток в организме ионов кальция у людей приводит к уменьшению мышечной силы и повышению физической утом­ляемости.

Задача 11

Известно, что ацетилхолин является одним из основных медиа­торов нервной системы. Входе обследования испытуемого было уста­новлено, что блокатор ацетилхолинергической передачи возбуждения в синапсах атропин вызвал расширение зрачка, увеличение частоты и силы сердечных сокращений, уменьшение перистальтики желудочно — кишечного тракта. При этом не изменилась сократительная функция скелетной мускулатуры.

Вопросы:

1.

На какие постсинаптические рецепторы действует ацетилхолин при выделении его в синаптическую щель?

2.

Объясните возможные причины различного действия атропина в нервно-мышечных синапсах соматической нервной системы и в синапсах вегетативной нервной системы на внутренних органах.

Ответы:

1.

Медиатор ацетилхолин действует на два вида постсинаптических рецепторов: М — и Н-холинорецепторы. М-холинорецепторы на­ходятся в нейроорганных синапсах парасимпатической нервной системы. Н-холинорецепторы находятся в нервно-мышечных синапсах и вегетативных ганглиях.

2.

Атропин блокирует только М-холинорецепторы. Поэтому бло­кируется действие парасимпатической нервной системы, а со­матическая регуляция скелетной мускулатуры не нарушается.

Задача 12

Известно, что суммарный потенциал действия нерва складыва­ется из потенциалов действия одиночных нервных волокон, входящих в нерв. Экспериментально исследовали суммарный потенциал дей­ствия изолированного седалищного нерва, выделенного из крупного животного. Раздражение наносили на проксимальный конец нерва. На дистальном конце нерва суммарный потенциал имел сложную форму и состоял из нескольких пиков и волн. Амплитуда его значительно уменьшилась.

Вопросы:

1.

С чем связано изменение формы суммарного потенциала дей­ствия по ходу проведения возбуждения в нерве?

2.

Как диаметр нервного волокна и наличие миелина влияют на скорость проведения возбуждения?

3.

1.

2.

3.

Почему происходит уменьшение амплитуды суммарного потен­циала?

Ответы:

Расслоение суммарного потенциала действия на отдельные вол­ны связано с различной скоростью проведения возбуждения в волокнах, образующих нерв.

Скорость проведения возбуждения больше в миелиновых во­локнах с большим диаметром.

Амплитуда суммарного потенциала уменьшается вследствие уменьшения количества нервных волокон на дистальном конце нерва, что связано с ответвлениями от нерва нервных волокон по ходу его длины.

Задача 13

Известно, что утомляемость является одним из основных свойств возбудимой ткани. В эксперименте на нервно-мышечном препарате лягушки проводили ритмическое непрямое раздражение мышцы.

Вопросы:

1.

Как изменится амплитуда мышечного сокращения после дли­тельного раздражения нерва?

2.

Как изменится амплитуда и частота потенциалов действия в нервных волокнах при развитии утомления в мышце?

Ответы:

1.

При длительном раздражении амплитуда мышечных сокращений уменьшается за счет процесса утомления мышцы.

2.

Амплитуда и частота потенциалов действия нервных волокон не изменится, так как нервы подчиняются закону относительной неутомляемости.

Задача 14

Известно^ что лабильность, или функциональная подвижность, является важной характеристикой возбудимых тканей. Эксперимен­тально была исследована лабильность возбудимых тканей лягушки: седалиьцного нерва, состоящего из миелиновых волокон, одного из сим­патических нервов, состоящего из безмиелиновых волокон, нервно-мы­шечных синапсов и икроножной мышцы.

Вопросы:

1. Как определяли лабильность возбудимых образований?

2.

3.

1.

2.

3.

Какой параметр используют как меру лабильности?

У каких исследованных образований лабильность выше или ниже и почему?

Ответы:

Лабильность определяют с помощью нанесения ритмических раздражений с увеличивающейся частотой и регистрацией про­цессов возбуждения или сокращения в исследуемой возбудимой ткани.

Мерой лабильности является максимальная частота раздраже­ния, которую возбудимая ткань может воспроизвести без транс­формации ритма.

Мера лабильности обратно пропорциональна длительности рефрактерного периода. Миелиновые нервные волокна обла­дают наибольшей лабильностью. Безмиелиновые нервные во­локна имеют меньшую лабильность. Лабильность мышечных волокон еще меньше. Наименьшей лабильностью обладают синапсы, что связано с задержкой проведения возбуждения в синапсах.