Физиология возбудимых тканей.

Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ставропольский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Утверждаю
/Заведующий кафедрой
Л.Д. Цатурян
«___» ____________201_ г.
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
к практическому занятию для студентов
II курса специальности «Педиатрия» - 060103
по учебной дисциплине «Нормальная физиология»
Тема № 2. Физиология возбудимых тканей
Занятие № 1. Общие свойства возбудимых тканей,
электрические явления в них.
Обсуждена
на заседании кафедры
«___» ____________20__ г.
Протокол №______
Методическая разработка составлена
« » ___________201_г.
г. Ставрополь, 201_г.
Тема №2: Физиология возбудимых тканей.
Занятие №1. Общие свойства возбудимых тканей, электрические явления в них.
Учебные вопросы занятия:
а) Теоретическая часть занятия
1. Понятие о возбудимых тканях, раздражимости, возбудимости, возбуждения.
2. Мембранные и ионные механизмы происхождения биопотенциалов в покое. Методы
регистрации биопотенциалов.
3. Потенциал действия, его фазы, ионные механизмы. Изменения проницаемости
клеточной мембраны при возбуждении.
4. Изменение возбудимости во время генерации потенциала действия. Характеристика
рефрактерности и экзальтации.
5. Законы раздражения.
б) Практическая часть занятия
1. Первый и второй опыты Гальвани.
2. Измерение порога возбудимости нерва и мышцы.
3. Регистрация мембранного потенциала, потенциала действия.
Место проведения занятия- база кафедры нормальной физиологии
Материально-лабораторное обеспечение: лабораторная база кафедры нормальной
физиологии, таблицы, препаровальный набор, осциллограф, микроэлектроды,
электронный стимулятор с электродами, хронаксиметр, усилитель биопотенциалов,
штатив с металлическим крючком и медной пластиной, раствор Рингера, флакон со
спиртом, марлевые салфетки, вата.
Учебные и воспитательные цели
а) общая цель:
– Вам необходимо овладеть теоретическими и практическими знаниями об особенностях
возбудимых тканях, их свойствах; механизмах генерации биопотенциалов; законах
раздражения.
б) частные цели:
- сформировать теоретическую базу знаний о физиологических особенностях и свойствах
возбудимых тканей.
- сформировать теоретическую базу о мембранных ионных механизмов потенциалов
покоя, потенциала действия, методах их регистрации.
- сформировать теоретическую базу об изменении возбудимости во время генерации
потенциала действия.
- сформировать теоретическую базу о зависимости ответной реакции возбудимой ткани от
параметров раздражителя.
В результате изучения учебных вопросов занятия ВЫ должны
З Н А Т Ь:
- физиологические свойства и особенности возбудимых тканей.
- функциональную характеристику потенциала действия и потенциала покоя.
- изменение возбудимости во время генерации ПД.
- методы регистрации биопотенциалов.
У М Е Т Ь:
- воспроизвести графики мембранного потенциала и потенциала действия.
- нарисовать график изменения возбудимости во время потенциала действия.
- измерить порог возбудимости нерва и мышцы.
В Л А Д Е Т Ь:
- методом регистрации мембранного потенциала.
- методом регистрации потенциала действия.
ОБЛАДАТЬ НАБОРОМ КОМПЕТЕНЦИЙ:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
а) общекультурных (ОК):
- способности и готовности анализировать социально-значимые проблемы и процессы;
использовать на практике методы естественнонаучных, медико-биологических и
клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности, что
важно при изучении раздела физиология возбудимых тканей (ОК-1);
б) профессиональных (ПК):
- способности и готовности выявлять естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения
соответствующий физиологический аппарат с целью формирования целостного
понимания физиологических процессов, протекающих в возбудимых тканях, организме
механизмов их регуляции (ПК-2);
- способности и готовности к формированию системного подхода к анализу медицинской
информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины,
основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических
умений при изучении физиологии возбудимых тканей в целях совершенствования
профессиональной деятельности (ПК-3);
- способности и готовности к работе с физиологической аппаратурой, используемой в
работе с пациентами, владеть компьютерной техникой, получать информацию из
различных источников, работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;
применять возможности современных информационных технологий для решения
профессиональных задач, навыки которых были получены при изучении раздела
физиология возбудимых тканей (ПК-9);
- способности и готовности анализировать закономерности функционирования отдельных
органов и систем, использовать знания анатомо-физиологических основ, основные
методики клинико-иммунологического обследования и оценки функционального
состояния организма взрослого человека, которые были получены при изучении раздела
физиологии возбудимых тканей, для своевременной диагностики заболеваний и
патологических процессов, (ПК-16);
- способности и готовности изучать физиологическую информацию, отечественный и
зарубежный опыт по тематике исследования различных раздела физиологии возбудимых
тканей (ПК-31);
- способности и готовности к участию в освоении современных теоретических и
экспериментальных методов исследования с целью новых перспективных средств в
организации работ по практическому использованию и внедрению результатов
исследований на основе полученных теоретических и практических знаний в области
физиологии возбудимых тканей (ПК-32);
В результате освоения дисциплины студент должен:
И М Е Т Ь П Р Е Д С Т А В Л Е Н И Я:
- о значимости законов раздражения для разработки и использования различных методов
физико-терапевтического лечения, для объяснения механизмов патогенеза ряда болезней.
Рекомендуемая литература:
а)обязательная
1. Нормальная физиология: учебник для студ. высш. мед. проф. образования [Н.А.
Агаджанян, Н.А. Барбараш, А.Ф. Белов]; под ред. В.М. Смирнова. – М.: ИЦ «Академия»,
2010. – с. 24-34.
2. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии: учеб. пособие для
студ. учреждений высш. проф. образования / [Н.Н. Алипов, Д.А. Ахтямова, В.Г.
Афанасьев и др.] ; под ред. С.М. Будылиной, В.М. Смирнова. – М.: ИЦ «Академия», 2010.
– с. 10-11, 14-15.
б)дополнительная
3. Коробков, А.В Атлас по нормальной физиологии / А.В. Коробков, С.А. Чеснокова – М.:
Высш. шк., 1986. – 351 с.
4. Руководство к практическим занятиям по физиологии: учеб. пособие / под ред. Г.И.
Косицкого, 1988.
5. Физиология человека: учебник / в 2-х томах / под ред. В.М. Покровского, Г.Ф.
Коротько, 2003. – Т.1. – 656 с.
6. Физиология человека: учебник / под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. – М.: «Мир», 1996. – Т.1:
323с., Т.2: 641с, Т.3: 875 с.
7. Сборник тестовых заданий по курсу нормальной физиологии.
8. Лекционный материал.
9. Интернет-ресурсы.
1.При подготовке к данному занятию:
а) теоретическая часть
При подготовке к теоретической части занятия необходимо проработать ранее изученный
материал по биологии, анатомии, гистологии строения периферической нервной системы,
устройства цитоплазматической мембраны. Это очень важно, т.к. на этом материале
строится вся программа данного занятия. Обратить особое внимание на усвоение базовых
знаний по организации, функции возбудимых тканей, происхождения биопотенциалов в
покое и процессе возбуждения, механизмы генерации потенциалов покоя и действия,
методы регистрации биопотенциалов. Проработайте рекомендованную литературу по
данному занятию. Ответьте на вопросы 1-5 к занятию. Решите тесты входного контроля с
1-10и ситуационные задачи 1-14. Заготовьте в рабочей тетради следующие рисунки:
схемы опытов Гальвани, Маттеучи. Они Вам пригодятся при работе на занятии. Данное
занятие имеет особое место в работе по овладению знаниями законов раздражения для
разработки и использования различных методов физико-терапевтического лечения, для
объяснения механизмов патогенеза ряда болезней.
При наличии возможностей ознакомьтесь накануне занятия с рабочим местом своей
исследовательской и учебной работы. Вспомните правила и меры безопасности при
работе с аппаратурой и препаратами. Заблаговременно приготовьте униформу.
Будьте готовы ответить на следующие вопросы:
1. Понятие о возбудимых тканях, раздражимости, возбудимости, возбуждения.
2. Мембранные и ионные механизмы происхождения биопотенциалов в покое. Методы
регистрации биопотенциалов.
3. Потенциал действия, его фазы, ионные механизмы. Изменения проницаемости
клеточной мембраны при возбуждении.
4. Изменение возбудимости во время генерации потенциала действия. Характеристика
рефрактерности и экзальтации.
5. Законы раздражения.
2.По выполнению программы учебного занятия:
Проверьте рабочее место на предмет наличия всего необходимого для вашей работы. При
необходимости обратитесь к преподавателю.
При отработке 1 учебного вопроса учебного занятия Вы должны усвоить понятия о
возбудимых тканях, раздражимости, возбудимости, возбуждении.
При отработке 2 учебного вопроса Вы должны освоить теории происхождения
биопотенциалов в покое и в процессе возбуждения, разобрать мембранные и ионные
механизмы этих биопотенциалов, а также методы их регистрации.
При отработке 3 учебного вопроса Вы должны сформировать целостное представление о
потенциале действия и роли ионных каналов в его генезе. Обратите внимание на
изменения проницаемости клеточной мембраны при возбуждении.
При отработке 4 учебного вопроса Вам необходимо знать изменение возбудимости во
время генерации потенциала действия, характеристику рефрактерности и экзальтации.
При отработке 5 учебного вопроса Вы должны освоить законы раздражения и усвоить
кривую силы-длительности.
б) практическая часть
Подготовьте свое рабочее место для выполнения запланированных работ.
При выполнении:
- 1 практического задания воспользуйтесь указаниями практикума на странице 10-11,
зарисуйте схемы опытов, объясните принципиальную разницу между первым и вторым
опытами Гальвани.
- 2 практического задания воспользуйтесь указаниями практикума на странице 14-15,
запишите пороговые значения силы раздражения нерва и мышце, сделайте вывод о
возбудимости нервной и мышечной тканей.
- 3 практического задания воспользуйтесь указаниями в конце данной методической
разработки. Обратите внимание на кривую, регистрируемую на экране осциллографа,
зарисуйте ее.
- 4 практического задания воспользуйтесь указаниями в конце данной методической
разработки. Запишите результаты в протоколе опыта. Обсудите полученные данные.
По выполнению программы занятия представьте Вашему преподавателю протокол
работы. Получите ответ на вопросы, вызвавшие у Вас затруднения.
3. При проведении заключительной части учебного занятия.
Решите тесты входного контроля с 1-10 и ситуационные задачи 1-14.
Решите предложенные ситуационные задачи выходного контроля. Поясните смысл
результатов своей работы по решению задач.
Выслушайте преподавателя о предстоящей Вашей работе на следующем занятии.
Приведите в порядок Ваше рабочее место. Попрощайтесь с преподавателем.
Методические рекомендации к практическому занятию №3
1. Регистрация мембранного потенциала одиночного мышечного волокна
скелетной мышцы лягушки.
В состоянии покоя между наружной и внутренней поверхностью мембраны клетки
существует разность потенциалов, которая получила название мембранного потенциала.
Для измерения величины мембранного потенциала внутрь клетки вводят микроэлектрод и
с помощью усилителя постоянного тока регистрируют разность потенциалов между
внутренней частью клетки и окружающими тканями. При этом о существовании разности
потенциалов свидетельствует скачок потенциала, возникающий в момент прокола
микроэлектродом мембраны клетки. Этот скачок потенциала вызывает смещение луча
осциллографа от изоэлектрической линии.
Оборудование: усилитель постоянного тока с катодным повторителем, осциллограф,
заполненные 3М раствором KCl стеклянные микроэлектроды с диаметром кончика 0,6-0,7
мкм, микроманипулятор, неполяризующийся электрод, камера из органического стекла
для помещения и фиксации препарата, набор препаровальных инструментов, раствор
кураре 1%, раствор Рингера.
Объект исследования: лягушка.
Ход работы: готовят нервно-мышечный препарат. Мышцу, чтобы понизить е
возбудимость, опускают в р-р кураре. Если этого не сделать, то мышца в момент введения
электрода сократится, и хрупкий электрод сломается.
После кураризации препарат закрепляют на маленьком столике и помещают в
ванночку с р-ом Рингера. Укрепляют выносной катодный повторитель на
микроманипуляторе. Фиксируют электрод в держателе катодного повторителя и через
специальный агар-агаровый мостик соединяют электролит, заполняющий микроэлектрод,
со входом катодного повторителя. Индифферентный неполяризующийся электрод
располагают на поверхности препарата. С помощью микроманипулятора подводят
электрод к препарату и легким отрывистым движением погружают его в одно из
поверхностных мышечных волокон. В момент прокола мембраны наблюдается скачок на
экране осциллографа на величину, соответствующую значению мембранного потенциала.
Сравнивая величину этого потенциал с калибровочным сигналом, определяют величину
мембранного потенциала в милливольтах.
Рекомендации по оформлению протокола работы: зарисуйте кривую,
наблюдаемую на экране осциллографа в момент проникновения микроэлектрода в клетку,
и обозначьте на ней интервал, характеризующий мембранный потенциал. Обсудите
природу мембранного потенциала.
2. Регистрация потенциала действия от мышечного волокна скелетной мышцы
лягушки при внутриклеточном отведении.
При действии на возбудимую ткань раздражителя пороговой силы возникает
возбуждение, которое сопровождается изменением мембранного потенциала. Такое
изменение мембранного потенциала при возбуждении получило получило название
потенциала действия.
Оборудование: установка для микроэлектродных исследований, микроманипулятор,
влажная камера, набор препаровальных инструментов, заполненные 3М раствором KCl
стеклянные микроэлектроды.
Объект исследования: лягушка.
Ход работы. Готовят нервно-мышечный препарат, помещают его во влажную камеру,
фиксируя мышцу в растянутом состоянии. Закрепление микроэлектрода на катодном
повторителе осуществляют так же, как описано в предыдущей работе. Вводят
микроэлектрод внутрь волокна, ориентируясь на возникновение скачка потенциала. После
того, как электрод будет введен волокно, переводят осциллограф в ждущий режим
работы. Все это необходимо для того, чтобы иметь возможность следить за появлением
скачка потенциала при проколе микроэлектродом мембраны мышечного волокна. Подают
импульс синхронизации от стимулятора на вход «внешнего запуска» осциллографа.
Помещают двигательный нерв на стимулирующие электроды и подключают их к выходу
стимулятора. Нанося на нерв вначале одиночные, а затем ритмические стимулы,
подбирают их амплитуду и наблюдают на экране осциллографа возникающие
потенциалы. Меняя частоту стимуляции, следят за характером наступающих при этом
изменений.
Рекомендации по оформлению протокола работы: запишите в протоколе опыта
наблюдаемые на экране осциллографа изменения. Обозначьте фазы потенциала действия.