Zanimatelnaya_fizika

Закон Пуазёйля работает только при ламинарном течении и при условии, что длина трубки превышает так называемую длину начального участка, необходимую для развития ламинарного течения в трубке.

Гидравлическое сопротивление прямо пропорционально длине сосуда и вязкости крови и обратно пропорционально радиусу сосуда в 4-й степени, то есть больше всего зависит от

Так как наибольшим сопротивлением обладают артериолы , общее периферическое сопротивление сосудов(ОПСС) зависит главным образом от их тонуса. Различают центральные механизмы регуляции тонуса артериол (нервные и гормональные влияния) и местные (миогенная , метаболическая и эндотелиальная регуляция).

На артериолы оказывают постоянный тонический сосудосуживающий эффект симпатические нервы . Основные гормоны, в норме участвующие в регуляции тонуса артериол, - это адреналин и норадреналин .

Миогенная регуляция сводится к сокращению или расслаблению гладких мышц сосудов в ответ на изменения трансмурального давления; при этом напряжение в их стенке остается постоянным. Тем самым обеспечивается ауторегуляция местного кровотока - постоянство кровотока при меняющемся перфузионном давлении.

Метаболическая регуляция обеспечивает расширение сосудов при повышении основного обмена (за счет выброса аденозина и простагландинов) и гипоксии (также за счет выделения простагландинов).

7. Законы движения жидкости. Уравнение неразрывности; его связь с особенностями системы капилляров. Уравнение Бернулли; его связь с кровоснабжением мозга и нижних конечностей.

Для движения жидкости по сосудам необходима энергия, создающая давление.

Жидкость двигается из мест с большим давлением в места с меньшим давлением.

Скорость течения жидкости зависит от суммарного поперечного сечения сосудов.

Чем меньше суммарное поперечное движение сосудов, тем больше скорость течения жидкости.

Один и тот же объем жидкости проходит с большей скоростью более узкие участки, чем более широкие.

Следствим несжимаемости жидкости является ее свойство: чем уже русло, тем больше скорсть течения. Это свойство описывается:

Уравнением неразрывности: S1V1 = S2V2, или SV=Const

Здесь S-площадь поперечного сечения потока,V-средняя скорость жидкости в этом сечении.

В спокойном состоянии человека скорость кровотока в аорте – порядка V1=0,4м/с.Скорость в капиллярахV2=0,5 мм/c.Разница значений примерно в 800 раз. Следовательно, если площадь сечения аорты S1=4см2,то общая площадь поперечных сечений капилляров большого и малого кругов кровообращения составляет S2=3200см2. Оценим степень ветвления общего потока крови в системе капилляров.Диаметр капилляра d=10мкм=10 -3 см. Следовательно,площадь его сечения S=пd 2/4=0,78*10см 2. Таким образом,кровь из аорты разветвляется в системе капилляров на N=S2/s=3,2*103/0,78*10 - 6=4,1*10 9 штук.

Уравнение Бернулли соответствует закону сохранения механической энергии при движении жидкости или газа и верно в той степени, в которой потери на трение малы.

Здесь p0 – полное давление. Величина p – это давление, которое поток оказывает на стенки; его называют статическим давлением. Слагаемое pV2/2 называется динамическим давлением. Слагаемое pgh соответствует тому вкладу в общее давление p0, которое создается участками потока, приподнятыми на высоту h, если таковые имеются. p - плотность жидкости; V – ее скорость.

статическое давление в

приподнятых участках: p2 < p1, а в опущенных – наоборот, p3 > p1.

Применительно к системе кровообращения, если p1 – давление, создаваемое сердцем, работающим на высоте h = 0, то все, что находится выше этого уровня, имеет пониженное давление (а это, в частности, мозг), а все, что ниже (ноги, например) – давление выше, чем то, которое создает работающее сердце. Для мозга слагаемое pgh имеет величину порядка –30 мм рт. столба, а для ног – порядка +110 мм рт. столба. Система кровообращения имеет механизмы регулирования, вносящие поправки на снабжение кровью органов, находящихся в неравных условиях.

_____________________________________________________________________________

__________

8. Ламинарное и турбулентное движение жидкости. Число Рейнольдса. Измерение артериального давления по методу Короткова.

Ламинарное течение наблюдается при течении крови по капиллярам и кровеносным сосудам.

Ламинарное течение — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть без беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).

Ламинарное течение возможно только до некоторого критического значения числа Рейнольдса, после которого оно переходит в турбулентное. Переход от ламинарного к турбулентному состоянию происходит при разных скоростях, которые установить невозможно. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в

круглой трубе:

Турбулентное течение-течение жидкости или газа, при котором частицы жидкости совершают беспорядочные неустановившиеся движения по сложным траекториям, создаются завихрения. Оно наступает при увеличении числа Рейнольдса до критического. Измерение артериального давления по методу Короткова.

измеряют минимальное давление, которое необходимо приложить снаружи, чтобы сжать артерию до прекращения в ней кровотока. Это давление близко к давлению крови в артерии. При этом большое значение имеет выслушивание звуков, возникающих при прохождении крови через сжатую манжетой артерию.

Прибор для измерения артериального давления по этому методу состоит из манжеты, нагнетателя (груши) и манометра. Для прослушивания звуков используется фонендоскоп.

Манжета закрепляется в зоне плечевой артерии пациента,. Фонендоскоп устанавливается в зоне локтевого сгиба.

При закрытом выпускном клапане, в манжету нагнетают воздух. Давление в манжете контролируется по манометру. Первоначально в манжете создается давление, на 10-20 мм рт. столба выше того, при котором перестает прослушиваться пульс на плечевой артерии. При полностью сжатой артерии никаких звуков через фонендоскоп не прослушивается. Затем, медленно открывая выпускной клапан, добиваются плавного снижения давления воздуха в манжете.

При некотором давлении в манжете, работающее сердце оказывается в состоянии толчками проталкивать кровь через артерию. Начинают прослушиваться отчетливые тоны, называемые начальными. В этот момент времени показания манометра соответствуют максимальному, или систолическому давлению. Прослушиваемые при этом звуки обусловлены вибрацией стенок артерии при прохождении пульсовой волны. При дальнейшем снижении давления в манжете, начальные тоны дополняются шумами, которые обусловлены турбулентным течением крови в частично сдавленной артерии. По мере распрямления стенок артерии и восстановления ее нормального просвета,

турбулентные шумы стихают и затем звуковые явления полностью прекращаются. В этот момент просвет артерии полностью восстановился, и в ней устанавливается ламинарное движение крови.

Показания манометра в момент окончательного исчезновения как турбулентных шумов, так и последовательных тонов, соответствуют минимальному, или диастолическому давлению крови.

Преимущества:

признан официальным эталоном неинвазивного измерения артериального давления для диагностических целей и при проведении верификации автоматических измерителей артериального давления;

высокая устойчивость к движениям руки.

Недостатки

зависит от индивидуальных особенностей человека, производящего измерение (хорошее зрение, слух, координация системы «руки—зрение—слух»);

чувствителен к шумам в помещении, точности расположения головки фонендоскопа относительно артерии;

требует непосредственного контакта манжеты и головки микрофона с кожей пациента;

технически сложен (повышается вероятность ошибочных показателей при измерении) и требует специального обучения.)

_____________________________________________________________________________

__________

9. Уравнение Ньютона. Коэффициент вязкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Вязкость крови в норме и при патологиях.

Если в двух параллельных слоях жидкость движется с различной скоростью v1 и v2,то по границе соприкосновения этих слоев действует вязкое трение. Для более медленного слоя сила вязкого трения направлена так, что способствует его более быстрому движению. Для более быстрого слоя сила вязкого трения является тормозящей силой, т.е. направлена в противоположную сторону.

Сила Fтр взаимодействия слоев описывается законом Ньютона: Fтр = η ΔZΔν S

Здесь ∆v = v2 - v1 - разность скорости в соседних параллельных слоях; ΔZ -расстояние

между слоями со значениями скорости v1 и v2 по перпендикуляру к слоям.

Отношение Δν называется градиентом скорости; в биофизике это отношение

ΔZ

принято называть скоростью сдвига.

Коэффициент пропорциональности зависит от свойств жидкости, существенных для

На основании этого выражения введена единица коэффициента вязкости 1Па*с

У различных жидкостей коэффициент вязкости различен. Так, при температуре t=200C коэффициент вязкости ацетона – 0,322 мПа*с; глицерина – 1480 мПа*с (1,48 Па*с)

Жидкость относится к категории ньютоновских, если ее коэффициент вязкости

зависит только от температуры.

У неньютоновских жидкостей коэффициент вязкости зависит не только от

температуры, но и от особенностей их течения: поперечные размеры потока, градиент скорости в нем, а иногда – и уровень давления в потоке.Кровь – ярко выраженная неньютоновская жидкость.

В норме вязкость крови составляет 5 мПа*с. Но при патологии коэффициент вязкости наблюдается в диапазоне 1,7 – 23 мПа*с, являясь существенным диагностическим показателем.

Вязкость крови сильно зависит от диаметра сосуда. В артериолах и капиллярах она достигает 800 мПа*с.

Биофизика цитомембран и электрогенеза

1. Явление диффузии. Уравнение Фика.

Пассивный транспорт -Это перенос молекул и ионов из области с большей концентрацией в область меньших

концентраций (т.е. против градиента концентраций ) -Не требует затрат энергии Виды пассивного транспорта:

а) простая диффузия -Вещество проходит путем растворения в липидах .

-Механизмом простой диффузии происходит перенос простых незаряженных молекул (O2, CO2иN2, ), жирорастворимых веществ

-Протекает медленно б) Диффузия через липидные белковые поры (каналы)

Порой или каналом называют участок мембраны, включающий липидные или белковые молекулы и образующий в мембране проход.

-Этот канал допускает проникновение не только малых молекул, но и более крупных ионов.

-Каналы могут проявлять селективность для(избирательность) для разных видов ионов. в) диффузия при помощи переносчиков Например, антибиотик валиномицин при связывании с ионом калия образует

растворимый в липидах комплекс и проходит через мембрану.

Переносчики получили название ионофоры.

Диффузию через каналы или диффузию при помощи переносчиков еще называют облегченной диффузией.

Уравнения Фика или уравнение диффузии.

J - плотность потока вещества; D - коэффициент диффузии – м2/сек., зависит от природы вещества и численно равен количеству вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу площади при градиенте концентарции, равном единице.

dр(знак плотности)/dx – градиент плотности знак «-» показывает, что направление диффузии противоположно росту концентрации Уравнение диффузии можно записать не только для плотности массового потока, но и для

плотности потока частиц и плотности потока веществ, при этом в уравнении вместо градиента плотности следует использовать соответственно градиент концентрации dn/dx или градиент молярной концентрации dc/dx

_____________________________________________________________________________

__________

2. Строение и модели клеточных мембран

Структура биологических мембран.

-Мембрана состоит из бислоя фосфолипидов, в который встроены (или присоединены) белки -Белки:поверхностные и интегральные (трансмембранные)

-Углеводы (гликолипиды и гликопротеины) расположены на внешней поверхности цитоплазматических мембран Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол.

Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинных гидрофобных «хвостов»(не заряженных), Образованных из углеводородных цепей ,жирных кислот , которые связаны с заряженной гидрофильной «головой». Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая

свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.

Функции мембран

Барьерная:мембрана –селективная преграда для проникновения ионов и водорастворимых молекул

Матричная:липидный бислой является матрицей (структурной основой) для удержания белков и ферментов

Механическое разделениеклеток (или органелл) друг от друга

Транспортная:через мембрану происходит перенос (транспорт) веществ

Модели биологических мембран

1) Монослой липидов на границе раздела вода-воздух или водамасло. На таких границах молекулы липидов расположены так что гидрофильные головки находятся воде, а гидрофобные хвосты – в воздухе или в масле.

2)Бислойная липидная мембрана

3)Липосомы. Это мельчайшие пузырьки(везикулы) состоящие из билипидной мембраны и полученные обработкой ультразвуком смеси воды и фосфолипидов.

.

3. Физические свойства биологических мембран

-Мембрана состоит из бислоя фосфолипидов, в который встроены (или присоединены) белки -Белки:поверхностныеиинтегральные (трансмембранные)

-Углеводы (гликолипидыигликопротеины) расположены на внешней поверхности цитоплазматических мембран Мембрана по своей структуре напоминает плоский конденсатор, обкладки которого

образованы поверхностными белками, а роль диэлектрика выполняет липидный слой. Диэлектрическая проницаемость фосфолипидной области =2,0-2,2, а длягидрофильной части= 10-20.

Велтчина поверхностного потенциала составляет 60-90 мВ(со знаком минус со стороны цитоплащмы) Из за очень малой толщины мембран напряженность электрического поля в них достигает величины около (6-9)*106В/м.

В целом, мембрана является является динамической структурой. Липиды могут перемещаться в плоскости мембраны(латеральная диффузия), а также переходить из одного монослоя в другой (флип-флоп переходы). Мембрана обладает высокой прочностью на разрыв, устойчивостью и гибкостью. По электроизоляционным св-вам они превосходят многи е изоляционные материалы.Общая площадь мембран в органах и тканях достигает огромных размеров. Одним их наиболее важных процессо, протекающих на мембране является процесс переноса веществ из клетки в клетку.

4. Концентрационный элемент и уравнение Нернста.

Концентрационные элементы, концентрационные цепи, один из видов гальванических элементов. Различают концентрационные элементы двух типов: с переносом ионов и без переноса ионов. Концентрационные элементы с переносом ионов получают погружением двух одинаковых электродов (например, серебряных) в разделённые полупроницаемой перегородкой растворы одного и того же электролита (например, нитрата серебра) различной концентрации. Электродвижущая сила в таких концентрационных элементах возникает в результате непосредственного переноса электролита из более концентрированного раствора в менее концентрированный. В концентрационных элементах второго типа выравнивание концентраций электролита происходит в результате химических процессов, происходящих на двух различных электродах. Пример концентрационного элемента без переноса ионов — серебряный и платиновый электроды, погруженные в раствор соляной кислоты. При одинаковом соотношении концентраций электролита электродвижущая сила концентрационного

элемента без переноса ионов в два раза больше, чем у концентрационного элемента с переносом. Концентрационные элементы применяют при измерении коэффициента активности и чисел переноса.

Между двумя сторонами мембраны образуется разность потенциалов, которая уравновешивает концентрационный градиент ионов, способных к диффузии. Мембранная

разность потенциалов рассчитывается по формуле Нернста: φм=

Здесь с1 и с2 – молярные концентрации ионов по обе стороны мембраны, R- универсальная газовая постоянная, T- термодинамическая температура, при которой происходит диффузия, F – постоянная Фарадея, Z- заряд иона. Эту разность потенциалов называют

равновесным мембранным потенциалом.

_____________________________________________________________________________

__________

5. Ионный состав цитоплазмы и межклеточной жидкости. Проницаемость клеточной мембраны для различных ионов. Разность потенциалов на мембране клетки.

Для поддержания внутреннего баланса, поступающие из внешней среды ионы должны удалятся из цитоплазмы и связываться вне клетки в нерастворимые минеральные соединения, которые не могли бы снова попасть в цитоплазму. Роль связывания ионов в цитоплазме и их транспортировки во внешнюю среду выполняют низкомолекулярные белки типа кальций-связывающих протеинов В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ. Например, Натрий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного

импульса, процессы осморегуляции и создании буферной системы крови.

Калий — участвует в поддержании мембранного потенциала , генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы.

Хлор — поддерживает электронейтральность клетки В ней присутствуют также нерастворимые отходы обменных процессов и запасные

питательные вещества. Основное вещество цитоплазмы — вода. В интерстициальном внутритканевом пространстве между

животными клетками находится сложное межклеточное вещество, экстрацеллюлярный матрикс. У многих тканей, например в мышцах и печени, матрикс заполняет только тонкие промежутки между клетками, тогда как в других тканях, таких, как соединительная, хрящевая и костная ткани, на межклеточный матрикс приходится большой объем и именно он выполняет основные функции . Три главных компонента межклеточного матрикса: прочные коллагены, сетчатые адгезивные белки и основное вещество, протеогликаны.

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью: через них медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол и ионы, причем сами мембраны в известной мере активно регулируют этот процесс — одни вещества пропускают, а другие нет. Существует четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или вывода их из клетки наружу: диффузия, осмос, активный транспорт и экзоили эндоцитоз.

Избирательная проницаемость мембраны при пассивном транспорте обусловлена специальными каналами — интегральными белками. Они пронизывают мембрану насквозь, образовывая своего рода проход. Для элементов K, Na и Cl есть свои каналы. Относительно градиента концентрации молекулы этих элементов движутся в клетку и из неё. При раздражении каналы натриевых ионов раскрываются, и происходит резкое поступление в клетку ионов натрия. При этом происходит дисбаланс мембранного потенциала. После чего мембранный потенциал восстанавливается. Каналы калия всегда открыты, через них в клетку медленно попадают ионы калия.

В состоянии покоя внешняя поверхность клеточной мембраны имеет положительный потенциал , а внутренняя отрицательный. В момент возбуждения полярность мембраны меняется на противоположную. В результате этого между возбужденным и невозбужденным участками мембраны возникает разность потенциалов

6. Потенциал покоя клетки. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца Потенциал покоя - это разность электрических зарядов между внутренней и наружной

сторонами мембраны, когда клетка находится в состоянии физиологического покоя. Его средняя величина составляет -60 милливольт.

Потенциал, существующий на мембранах невозбужденных клеток (потенциал покоя) обусловлен полупроницаемыми свойствами клеточной мембраны и неравномерным распределением ионов между клеткой и окружающей средой. Это распределение поддерживается механизмами активного переноса, локализованными в самой мембране. Основной вклад в создание и поддержание потенциала покоя вносят ионы натрия, калия и хлора.

Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца:

φм=

i,o- концентрации ионов вне и внутри клетки. Потенциал покоя, рассчитанный по формуле Гольдмана-Ходжкина-Катца, составляет 60мВ со знаком минус со стороны внутриклеточного пространства.

7. Возбудимость клеток и тканей. Методы возбуждения. Закон «все или ничего».

Возбудимость клеток - способность живых клеток организма воспринимать изменения внешней среды и отвечать на них генерацией потенциала действия. Возбудимость тем выше, чем ниже пороговая сила раздражителя Раздражители бывают: подпороговые, пороговые, надпороговые. Возбудимость и порог раздражения - обратно пропорциональные величины.

Возбуждение может быть 2-х видов:

1.местное (локальный ответ);

2.распространяющееся (импульсное).

Местное возбуждение возникает и в высокоорганизованных тканях под действием подпорогового раздражителя или как компонент потенциала действия. При местном возбуждении нет видимой ответной реакции.

Особенности местного возбуждения:

1.нет латентного (скрытого) периода - возникает сразу же при действии раздражителя;

2.нет порога раздражения;

3.местное возбуждение градуально - изменение заряда клеточной мембраны пропорционально силе подпорогового раздражителя;

4.нет рефрактерного периода, наоборот характерно небольшое повышение возбудимости;

5.распространяется с декрементом (затуханием).

Импульсное (распространяющееся) возбуждение - присуще высокоорганизменным тканям, возникает под действием порогового и сверхпорогового раздражителей.

Особенности импульсного возбуждения:

1.имеет латентный период - между моментом нанесения раздражения и видимой ответной реакцией проходит некоторое время;

2.имеет порог раздражения;

3.не градуально - изменение заряда клеточной мембраны не зависит от силы раздражителя;

4.наличие рефрактерного периода;

5.импульсное возбуждение не затухает.

Вывод: В организме животного и человека наблюдается местное и импульсное возбуждение. Возникновение того или иного вида возбуждения зависит от степени развития ткани и силы раздражителя.

Закон «всё или ничего» — правило, согласно которому на подпороговое раздражение возбудимая клетка не дает ответа, а на пороговое раздражение дает сразу максимальный ответ, причем при дальнейшем повышении силы раздражения величина ответа не изменяется.

_____________________________________________________________________________

__________

8. Потенциал действия: графический вид и характеристики, механизмы возникновения и развития.

Потенциал действия — волна возбуждении, перемещающаяся по мембране живой клетки в процессе передачи нервного сигнала. По сути своей

представляет электрический разряд — быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки (нейрона, мышечного волокна или

железистой клетки), в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны, тогда как его внутренняя поверхность становится положительно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны. Потенциал действия является физической основой нервного или мышечного импульса, играющего сигнальную (регуляторную) роль.

А– спокойное состояние; В –мембрана на которой возник потенциал действия

Воснове любого потенциала действия лежат следующие явления:

1.Мембрана живой клетки поляризована — её внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к внешней благодаря тому, что в растворе возле её внешней поверхности находится большее количество положительно заряженных частиц (катионов), а возле внутренней поверхности — большее количество отрицательно заряженных частиц (анионов).

2.Мембрана обладает избирательной проницаемостью — её проницаемость для различных частиц (атомов или молекул) зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств.

3.Мембрана возбудимой клетки способна быстро менять свою

проницаемостъ для определённого вида катионов, вызывая переход положительного заряда с внешней стороны на внутреннюю.

Третье явление является особенностью клеток возбудимых тканей и причиной, по которой их мембраны способны генерировать и проводить потенциалы действия.

Фазы потенциала действия

1.Предспайк — процесс медленной деполяризации мембраны до критического уровня деполяризации (местное возбуждение, локальный ответ).

2.Пиковый потенциал, состоящий из восходящей части (деполяризация мембраны) и нисходящей части (реполяризация мембраны).

3.Отрицательный следовой потенциал — от критического уровня деполяризации до исходного уровня поляризации мембраны (следовая деполяризация).

4.Положительный следовой потенциал — увеличение мембранного потенциала и постепенное возвращение его к исходной величине (следовая гиперполяризация).

_____________________________________________________________________________

__________

9. Потенциал-зависимые ионные каналы: строение, свойства, функционирование

Для каналов характерна ионная специфичность. Каналы одного типа пропускают только ионы калия, другого — только ионы натрия и т. д.

Ионные потенциал-зависимые каналы - это каналы, которые открываются и закрываются в ответ на изменение мембранного потенциала , например, натриевые каналы , ответственные за потенциал действия Если мембранный потенциал поддерживать на уровне потенциала покоя , натриевый ток практически отсутствует, что означает, что натриевые каналы закрыты. Если теперь сдвинуть мембранный потенциал в положительную сторону и удерживать его на постоянном уровне, то потенциалзависимые натриевые каналы откроются и ионы натрия начнут передвигаться в клетку по градиенту концентрации. Этот натриевый ток достигнет максимума и Через несколько миллисекунд ток падает почти до нуля. Закрывшись, каналы переходят в инактивированное состояние, отличающееся от первоначального закрытого состояния,

при котором они были способны открыться в ответ на деполяризацию мембраны. Каналы остаются инактивированными до тех пор, пока мембранный потенциал не вернется к исходному отрицательному значению и не закончится восстановительный период длительностью в несколько миллисекунд.

При регистрации токов в очень малых участках мембраны было обнаружено, что канал открывается по принципу "все или ничего". Открытые каналы обладают одинаковой проводимостью, но открываются и закрываются независимо друг от друга, поэтому суммарный ток через мембрану всей клетки с ее многочисленными каналами определяется не степенью открытости каналов, а вероятностью быть открытым для каждого отдельного канала.

_____________________________________________________________________________

__________

10. Механизм и скорость распространения потенциала действия по безмякотному нервному волокну.

Скорость проведения в нервных волокнах колеблется от 0,25 м/сек в очень тонких немиелинизированных волокнах Распространение потенциала действия вдоль нервного волокна(аксона) обусловлено

возникновением локальных токов, образующихся между возбужденным и невозбужденным участками клетки. В состоянии покоя внешняя поверхность клеточной мембраны имеет положительный потенциал , а внутренняя отрицательный. В момент возбуждения полярность мембраны меняется на противоположную. В результате этого между возбужденным и невозбужденным участками мембраны возникает разность потенциалов, это и приводит к появлению между этими участками локальных токов. На поверхности клеток локальный ток течет от невозбужденного участка к возбужденному, внутри клетки – в обратном направлении. Локальный ток раздражает соседние невозбужденные участки и вызывает увеличение проницаемости мембран. Это приводит к возникновению потенциалов действия в соседних участках. В то же время, в ранее возбужденном участке происходят восстановительные процессы реполяризации Вновь возбужденный участок в свою очередь становиться элекроотрицательным и возникающий локальный ток раздражает следующий за ним участок. Этот процесс повторяется многократно и обусловливает распространение импульсов возбуждения по всей длинне клетки в обоих направлениях. В нервной системе импульсы проходят лишь в определенном направлении из-за наличия синапсов, обладающих односторонней проводимостью.

Удельное сопротивление биомембран велико, но вследствии их малой толщины сопротивление изоляции в сотни тысяч раз меньше, чем у технического кабеля.По этому однородное нервное волокно не может проводить электрический сигнал на далекие расстояния.

λ=корень из (dR/4р)

d- диаметр волокна, R - поверхностное сопротивление мембраны в Ом * м2 и р-удельное сопротивление аксоплазмы в Ом*м.

С увеличением λ (постоянная длины) степень затухания сигнала уменьшается, при этом возрастает скорость проведения импульса. Увеличения постоянной длинны λ можно добиться путем увеличения диаметра d аксона.

_____________________________________________________________________________

__________

11. Механизм и скорость распространения потенциала действия по миелинизированному нервному волокну.