Zagadnienia z fizjologii nerwów i mięśni na kolokwium:

1. Co to jest pobudliwość?

Pobudliwość- zdolność reagowania na bodziec. Tkanki pobudliwe to tkanki szybko reagujące na bodziec- tkanka nerwowa i mięśniowa.
Za pobudliwość komórki nerwowej i utrzymanie potencjału spoczynkowego odpowiedzialna jest pompa sodowa-potasowa zużywająca 30% ATP produkowanego w komórce.

1. Potencjał spoczynkowy komórki nerwowej. Co to jest i od czego zależy?

Potencjał spoczynkowy to różnica potencjałów między obiema stronami błony plazmatycznej niepobudzonej komórki pobudliwej; wynosi w komórce nerwowej -70mV w stosunku do środowiska zewnętrznego.

Charakteryzuje się spolaryzowaniem błony komórkowej:

• potencjał spoczynkowy powstaje w wyniku nierównomiernego rozmieszczenia jonów po obu stronach błony,

• stan nierównomiernego rozmieszczenia jonów wynika z działania pompy sodowo-potasowej, która aktywnie transportuje jony Na⁺ na zewnątrz komórki, a jony K⁺ do wnętrza komórki.

1. Mechanizm pobudzenia komórki nerwowej. Jak powstaje impuls nerwowy=potencjał czynnościowy?

Potencjał czynnościowy jest to krótkotrwała zmiana potencjału na błonie neuronu, spowodowana przez bodziec wywołujący selektywne otwieranie lub zamykanie kanałów jonowych- sodowych i potasowych- wrażliwych na zmiany napięcia.

1. Budowa i funkcje synapsy.

Synapsa- struktura występująca w układnie nerwowym, która stanowi połączenie z aksonem wcześniejszej komórki i z dendrytem komórki następnej. Wyróżniamy 2 podstawowe typy synaps :

• synapsa elektryczna (nie występują tu mediatory)- impuls elektrochemiczny zostaje przekazany bezpośrednio z jednej błony na drugą

• synapsa chemiczna (występują mediatory)- umożliwia przekazanie impulsu z jednej komórki do drugiej. Wyróżniamy 3 rodzaje tych typów:
  - synapsa ruchowa- komórka nerwowa z komórką mięśniową
  - synapsa wydzielnicza- komórka nerwowa z gruczołem
  - synapsa elektryczna- komórka nerwowa z komórką nerwową

Mediator - substancja chemiczna wydzielana przez błonę presynaptyczną umożliwiająca przesyłanie impulsu elektrochemicznego z jednego neuronu do drugiego neuronu. Przykładami mediatorów są acetylocholina i noradrenalina.

Porównanie synapsy elektrycznej (A) i chemicznej (B);

A) pobudzenie (1) jest przekazywane między komórkami za pomocą transportu jonów (2) przez bezpośrednie kanały;

B) pobudzenie (1) skutkuje wydzielaniem pęcherzyków i egzocytotycznym wydzielaniem (2) substancji przekaźnikowej (3) wchłanianej endocytotycznie (4) przez komórkę- odbiornik.

1. Odruch. Łuk odruchowy. Rodzaje odruchów.

• Odruch- w fizjologii automatyczna reakcja na bodziec zewnętrzny lub wewnętrzny, zachodząca przy udziale ośrodkowego układu nerwowego.

• Łuk odruchowy- to droga, jaką przebywa impuls nerwowy od receptora bodźca poprzez neuron czuciowy, kojarzeniowy oraz ruchowy do efektora. Łuk odruchowy składa się z: receptora, dośrodkowej drogi doprowadzającej do neuronów czuciowych, ośrodka nerwowego, drogi odśrodkowej oraz efektora.

• Klasyfikacja odruchów:

• warunkowe (nabyte)

• bezwarunkowe (wrodzone)

• Rodzaje odruchów ze względu na różnice anatomiczne i funkcjonalne:

• jednosynaptyczne (odruchy rozciągowe), własne

• wielosynaptyczne (odruchy zginania, odruch ucieczki), obce

1. Charakterystyka czucia powierzchniowego (receptory skóry).

EKSTERORECEPTORY- rejestrują bodźce zewnętrzne, działające na powierzchnię ciała.

Receptory czucia powierzchniowego są rozmieszczone w różnych warstwach skóry. Pod względem ich budowy można wyróżnić wolne zakończenia nerwowe (odbierające bodźce bólowe- nocyreceptory), oraz ciałka- zakończenia nerwowe otoczone łącznotkankową torebką (receptory dotyku i ucisku- mechanoreceptory, ciepła i zimna- termoreceptory);

receptory ucisku- głęboko, receptory dotyku- płytko, otaczają też mieszki włosowe.

1. Płytka motoryczna.

Płytka motoryczna (nerwowo-mięśniowa)- to miejsce połączenia aksonu komórki nerwowej (neuronu ruchowego) z komórką mięśniową. Za pośrednictwem tego złącza przekazywane są impulsy nerwowe powodujące skurcz danego mięśnia. Płytka motoryczna składa się z części presynaptycznej (błona komórkowa neuronu), szczeliny synaptycznej i części postsynaptycznej (błona komórkowa miocytu). Przekaźnikiem w złączu jest acetylocholina. W błonie części postsynaptycznej znajdują się receptory acetylocholiny, dzięki którym odbierany jest sygnał.

1. Molekularny mechanizm skurczu komórki mięśniowej.

• Uwolnienie Ach pod wpływem bodźca

• Depolaryzacja sarkolemy i cewek poprzecznych siateczki sarkoplazmatycznej

• Uwolnienie jonów Ca²⁺ ze zbiorników końcowych siateczki i wiązanie Ca²⁺ z podjednostką C troponiny

• Zmniejszenie powinowactwa troponiny I do aktyny

• Interakcja aktyny z miozyną i wyzwolenie aktywności enzymatycznej miozyny
  ATP ADP + Pi

• Zmiana konformacji cząsteczek miozyny- ślizgowe nasuwanie się filamentów cienkich aktyny na filamenty grube miozyny

• Skurcz mięśnia

1. Jednostka motoryczna.

Jednostka motoryczna- zespół komórek mięśnia szkieletowego (włókien mięśniowych) kręgowca unerwianych przez tę samą komórkę nerwową, przez co wspólnie pobudzanych i jednocześnie pracujących (kurczących się).

1. Rodzaje skurczów mięśnia (izotoniczny, izometryczny, auksotoniczny, tężcowy zupełny i niezupełny).

• Izotoniczny (swobodny)

• Izometryczny

• Auksotoniczny

• Tężcowy

  • Zupełny

  • Niezupełny

IZOTONICZNY- napięcie mięśnia jest słabe, zmienia się jego długość (kurczy się)

IZOMETRYCZNY- stała długość mięśnia, zmienia się jego napięcie

AUKSOTONICZNY- skurcze mieszane, zmienia się napięcie i długość

TĘŻCOWY ZUPEŁNY- wtedy, kiedy działamy na mięsień kolejnymi impulsami w tak krótkim odstępie czasu, że nie dochodzi do rozkurczu mięśnia

TĘŻCOWY NIEZUPEŁNY- wtedy, kiedy działamy na mięsień z taką częstotliwością, gdzie w każdym skurczu dochodzi do częściowego rozkurczu

1. Włókna mięśniowe białe i czerwone.

• Białe (FT)- pobudzane są przez motoneurony o wysokim progu pobudliwości. Specjalizują się w ruchach szybkich i krótkotrwałych.

• Czerwone (ST)- pobudzane są przez motoneurony o niskim progu pobudliwości. Specjalizują się w pracy długotrwałej.

Właściwości włókien mięśniowych determinowane są przez wpływ układu nerwowego.

WŁÓKNA MIĘŚNIOWE	BIAŁE (FT)	CZERWONE (ST)
szybkość kurczenia się	duża	mała
aktywność ATP-azy	duża	mała
stężenie Ca2+ w retikulum sarkoplazmatycznym	wysokie	umiarkowane
ilość mitochondriów	mała	duża
unaczynienie włosowate	mało	dużo
zawartość mioglobiny	mała	duża
glikoliza	beztlenowa	tlenowa
zużycie tlenu	małe	duże
potencjał oksydacyjny	mniejszy	większy
rodzaj metabolizmu	beztlenowy	tlenowy
męczenie się	szybkie	wolne

1. Zmęczenie mięśnia.

Zmęczenie mięśnia- w czasie wykonywania pracy lub wielokrotnego pobudzania mięśnia, zdolność jego komórek stopniowo maleje (deficyt energetyczny, zmniejszony dopływ tlenu). Jest to spowodowane wyczerpywaniem się zapasów energetycznych- glukozy, tlenu oraz gromadzeniem się w mięśniu toksycznych produktów metabolicznych, np. kwasu mlekowego.

• Obniżenie amplitudy skurczów

• Dłuższy czas skurczu i rozkurczu (obniżenie częstotliwości skurczów)

• Brak powrotu do pierwotnej długości włókien mięśniowych

• Zmniejszenie sprężystości

• Zmniejszenie siły skurczu- zmniejsza się liczba kurczących się włókien

• Występowanie przykurczów

• Pogorszenie przekazywania pobudzania z nerwu na mięsień (mniej Ach)

• Zmęczenie ośrodków nerwowych

1. Energetyka mięśnia. Dług tlenowy.

Czas od rozpoczęcie wysiłku	Sposób uzyskiwania ATP
kilka sekund	Rozpad fosfokreatyny (ADP + kreatyna-P = ATP + kreatyna)
2-3 minuty	Glikoliza beztlenowa (glukoza lub glikogen)- oprócz ATP powstaje kwas mlekowy
kilkanaście minut	Glikoliza tlenowa
do 1 godziny	Uruchamianie rezerw
kilka-kilkanaście godzin

DŁUG TLENOWY- czasowy deficyt tlenu w organizmie, powstający wówczas, gdy zapotrzebowanie na energię przekracza wydajność tlenowych procesów metabolicznych albo, gdy jest uniemożliwiony dopływ tlenu z otoczenia. U człowieka dług tlenowy powstaje zazwyczaj podczas krótkotrwałych intensywnych wysiłków fizycznych.

Zagadnienie z fizjologii krwi:

1. Skład krwi.

• osocze

• składniki morfotyczne

  • erytrocyty (krwinki czerwone)

  • leukocyty (krwinki białe; obojętno-, zasado-, kwasochłonne)

  • trombocyty (płytki krwi)

1. Surowica krwi.
   
   Surowica krwi- osocze krwi pozbawione białka fibrynogenu (włóknika) oraz innych składników biorących udział w krzepnięciu krwi. Dwa główne składniki białkowe surowicy to albuminy i globuliny.
   
   Albuminy odgrywają głównie rolę w procesach metabolicznych wyższego ustroju i wykazują dużą aktywność antygenową.

Globuliny zapewniają odporność humoralną ustroju.

1. Osocze krwi: skład i funkcje.
   
   Osocze krwi- część płynna krwi stanowiąca 4,5% ciężaru ciała, lub 3-3,5 l, ok. 55% jej objętości, w której zawieszone są elementy morfotyczne, czyli krwinki. Składa się głównie z wody i rozpuszczonych w niej białek osocza (6-8g/100ml): albumin, globulin, fibrynogenu i innych czynników krzepnięcia (zarówno aktywujących jak i hamujących ten proces), ciał tłuszczowych, glukozy, elektrolitów i wielu innych składników organicznych i nieorganicznych.
   
   FUNKCJA: Transportuje cząsteczki niezbędne komórkom (elektrolity, białka, składniki odżywcze), ale również produkty ich przemiany materii. Ma zdolności krzepnięcia, odgrywa podstawową rolę w hemostazie. Osocza pełnią różne funkcje: odpowiadają za równowagę kwasowo-zasadową, ciśnienie onkotyczne, lepkość osocza, obronę organizmu, a w przypadku głodu są źródłem aminokwasów dla komórek.

1. Białka krwi, funkcja.
   
   Białka krwi składają się z osocza, które jest środowiskiem płynnym, oraz tworzących zawiesinę w osoczu elementów morfotycznych. Elementami morfotycznymi są krwinki czerwone (erytrocyty i retikulocyty- niedojrzała postać krwinki czerwonej), krwinki białe (leukocyty) i płytki krwi; Dzielą się na trzy frakcje: albuminy, globuliny, fibrynogen.
   
   Funkcje białek krwi:

• odpowiadają za dystrybucję płynów pomiędzy przestrzenią wewnątrznaczyniową i pozanaczyniową;  

• biorą udział w procesach krzepnięcia krwi (np. fibrynogen);

• pełnią funkcje transportowe, są nośnikami hormonów, leków, metali we krwi, metabolitów (albuminy);

• pełnią funkcje enzymatyczne;

• biorą udział w reakcjach odpornościowych, np. immunoglobuliny- przeciwciał wytwarzanych przez komórki układu odpornościowego, białka układu dopełniacza, białka ostrej fazy;

• są składnikami układu buforującego, czyli odpowiedzialnego za utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej, a co za tym idzie, pH naszego organizmu na poziomie 7,35 (nawet niewielkie wahania pH mogą doprowadzić do śmierci);

•  hormonów i receptorów.

1. Leukocyty.
   
   Leukocyty, krwinki białe- element morfotyczny krwi. Leukocyty są niemal bezbarwne i mniej liczne od erytrocytów, posiadają zdolność ruchu. Żyją nawet do 20 lat. Ich zadaniem jest ochrona organizmu przed patogenami takimi jak wirusy i bakterie.

2. Rodzaje i funkcje granulocytów i agranulocytów.
   
   Granulocyty to rodzaj leukocytów (krwinek białych), które w cytoplazmie zawierają liczne ziarnistości oraz posiadają podzielone na segmenty jądra komórkowe.

W zależności od pochłaniania określonych barwników wyróżnia się trzy rodzaje:

• Eozynofile- granulocyty kwasochłonne

• Neutrofile- granulocyty obojętnochłonne

• Bazofile- granulocyty zasadochłonne

Eozynofile (eozynocyty)- zawierają w cytoplazmie ziarnistości, które przy barwieniu eozyną zmieniają kolor na ceglastoczerwony. Eozynofile powstają w szpiku kostnym, później przemieszczają się do krwi i krążąc docierają do tkanek, gdzie się osiedlają. Podstawową funkcją tych krwinek jest niszczenie obcych białek, np. białek alergennych.

Bazofile stanowią około 0,5% wszystkich krwinek białych, których cytoplazma zawiera liczne ziarnistości. Cytoplazma wypełniona jest grubymi, okrągłymi i zasadochłonnymi ziarenkami, barwiącymi się na ciemnofioletowo. Bazofile magazynują histaminę, którą wydzielają, kiedy zostaną pobudzone do reakcji (np. przy reakcji alergicznej). Produkują również interleukinę 4 (IL-4), która pobudza limfocyty B, oraz heparynę i serotoninę.

Neutrofile- to komórki układu odpornościowego, które pełnią zasadniczą rolę w odpowiedzi przeciwko bakteriom. Ich znaczenie wynika z faktu szybkiego reagowania na obce organizmowi substancje.

Agranulocyty, krwinki białe, nie zawierające ziarnistości w cytoplazmie, mające jądro komórkowe niesegmentowane. Wśród agranulocytów rozróżnia się limfocyty i monocyty. Pełniące funkcje obronne ustroju.

1. Budowa i funkcje krwinki czerwonej.
   
   Krwinki czerwone (erytrocyty)- składniki krwi kręgowców zawierające we wnętrzu barwnik krwi- hemoglobinę. Mają postać krążków dwuwklęsłych. Powstają w szpiku kostnym (erytropoeza, erytropoetyna), przechodzą do krwi gdzie żyją ok. 120 dni, a następnie są wyłapywane w śledzionie, gdzie następuje ich rozkład. W zależności od gatunku, występują różne wielkości erytrocytów. Maja one dużą elastyczność, dzięki czemu mogą przepływać przez naczynia włosowate, ale też mają zdolność do aglutynacji.
   Erytrocyty mają za zadanie transportować tlen do wszystkich tkanek i komórek organizmu, a następnie w jego miejsce związać dwutlenek węgla i oddać go w płucach, by móc na nowo związać tlen. Poza tym biorą udział w przenoszeniu i magazynowaniu pewnych składników mineralnych oraz organicznych.

2. Budowa i funkcje hemoglobiny.
   
   Hemoglobina oznaczona jest skrótem Hb lub HGB; białko zawarte w erytrocytach, którego zasadniczą funkcją jest przenoszenie tlenu z płuc do tkanek organizmu.
   Hemoglobina zbudowana jest z dwóch par podjednostek białkowych. Każda z podjednostek zawiera cząsteczkę hemu (grupa prostetyczna), w której centralnie znajduje się cząsteczka żelaza (dzięki niej możliwe jest przenoszenie cząsteczki tlenu). Hem odpowiedzialny jest za czerwony kolor krwi. Dzięki czterem podjednostkom jedna cząsteczka hemoglobiny może przenieść od 1 do 4 cząsteczek tlenu.

3. Wiązanie tlenku węgla (karboksyhemoglobina) i dwutlenku węgla (karbaminohemoglobina) do hemoglobiny.
   
   KARBOKSYHEMOGLOBINA (HbCO)- dość trwałe połączenie hemoglobiny (Hb) z tlenkiem węgla(II) (CO), niezdolne do przyłączania tlenu i tym samym nie biorące udziału w transporcie tlenu z płuc do tkanek, co jest przyczyną niedotlenienia a następnie asfiksji (stan niedoboru tlenowego w organizmie).

KARBAMINOHEMOGLOBINA- to związek hemoglobiny z jonami wodorowęglanowymi HCO₃ - jony węglowodorowe tworzą się w momencie kiedy dwutlenek węgla trafia do erytrocytów znajdujących się we krwi. W erytrocytach znajduje się enzym umożliwiający przekształcenie się dwutlenku węgla w jony wodorowęglanowe. Karbaminohemoglobina rozpada się w momencie wymiany gazowej w pęcherzykach płucnych "oddając" dwutlenek węgla, natomiast jony węglowodorowe również się rozpadają oddając ten sam związek, co karbaminohemoglobina- CO₂.

1. Hemoglobina utleniona a methemoglobina.
   
   Methemoglobina (MetHb)- utleniona hemoglobina powstała w wyniku nieodwracalnej reakcji przyłączania tlenu, co związane jest ze zmianą stopnia utlenienia żelaza wchodzącego w skład hemoglobiny z II na III. Jon żelaza jest związany z heminą. Nie posiada zdolności przenoszenia tlenu.

2. Indeks barwny krwi.
   
   Indeks barwny krwi oznacza stopień wysycenia erytrocytu hemoglobiną.

3. Hemoliza.
   
   Hemoliza- przechodzenie hemoglobiny do osocza krwi wywołane zniszczeniem erytrocytów. Hemoliza może być spowodowana, np. toksynami bakteryjnymi, jak również może występować w konflikcie serologicznym oraz chorobach związanych z nieprawidłową budową erytrocytów.

4. Chlorohemina.
   
   Chlorohemina (kryształki Teichmanna)- krystaliczna postać barwnika krwi. Dzięki nim jest możliwa jednoznaczna ocena plam pozostawionych na miejscu przestępstwa, jako pochodzących od człowieka, lub będących wynikiem działania innych substancji.

5. Wpływ roztworów hipo- i hipertonicznego na krwinki czerwone.
   

• W roztworze hipotonicznym erytrocyty pochłaniają wodę i pęcznieją. Przekroczenie pewnej wartości krytycznej prowadzi do pęknięcia błony erytrocytarnej i hemolizy.

• W roztworze hipertonicznym dochodzi do kurczenia się krwinek (odpływ wody z cytozolu); powstają wówczas tzw. formy morwowate (proces plazmolizy).

1. Wpływ rozpuszczalników organicznych na erytrocyty.
   
   Do rozpuszczalników zalicza się następujące grupy związków chemicznych: alkohole, glikole, ketony, etery, benzynę, chlorowce, pochodne węglowodorów alifatycznych, dwusiarczek węgla, benzen i jego pochodne, terpentynę.
   W zatruciach przewlekłych znamienne są objawy związane z uszkodzeniem czynności krwiotwórczej szpiku (niedokrwistość aplastyczna, skaza krwotoczna, odczyny białaczkowe). Może wystąpić anemia.
   Benzen- szkodliwie działa na szpik kostny, uszkadza krwinki białe i czerwone, wywołuje agranulocytozę i niedokrwistość
   
   

2. Grupy krwi.

• Grupa A- zawiera aglutynogen A i izoaglutyniny anty-B;

• Grupa B- zawiera aglutynogen B i izoaglutyninę anty-A;

• Grupa AB- ma aglutynogeny A i B, a w jej osoczu brakuje izoaglutynin;

• Grupa 0- nie ma aglutynogenów w otoczce erytrocytów, a w jej osoczu występują obie izoaglutyniny (anty-A i B);

Dziedziczenie:

Znajdujący się w erytrocytach antygen D warunkuje obecność czynnika Rh, w grupie tej ponadto występują antygeny C, c, E, e. Natomiast u osób, które nie mają we krwi czynnika Rh (grupa krwi Rh-) brak antygenu D.

1. Konflikt serologiczny.
   
   Konflikt serologiczny występuje wtedy, gdy kobieta ma czynnik Rh ujemny, ojciec Rh dodatni, a dziecko dziedziczy po ojcu czynnik Rh dodatni.
   
   Gdy do krwioobiegu matki dostanie się choć odrobina krwi dziecka, organizm matki traktuje je jako intruza i zaczyna produkować przeciwciała. Przeciwciała przechodzą przez łożysko i atakują czerwone krwinki dziecka. Dochodzi do hemolizy, czyli rozpadu czerwonych krwinek dziecka.

2. Krzepnięcie krwi. Czynniki wpływające na krzepliwość.
   
   Krzepnięcie krwi- naturalny, fizjologiczny proces zapobiegający utracie krwi w wyniku uszkodzeń naczyń krwionośnych. Istotą krzepnięcia krwi jest przejście rozpuszczonego w osoczu fibrynogenu w sieć przestrzenną skrzepu (fibryny) pod wpływem trombiny. Krzepnięcie krwi jest jednym z mechanizmów obronnych organizmu w wypadku przerwania ciągłości tkanek.

Do zbadania czynników krzepnięcia pobierana jest próbka krwi, zazwyczaj z żyły łokciowej. Czynniki krzepnięcia posiadają swoje nazwy i oznaczone są numerami.

• Najważniejsze czynniki krzepnięcia, to:

• czynnik I- fibrynogen

• czynnik II- protrombina

• czynnik V- proakceleryna

• czynnik VII- prokonwertyna

• czynnik VIII- czynnik antyhemofilowy A

• czynnik IX- czynnik antyhemofilowy B

• czynnik X- czynnik Stuarta-Prowera

• czynnik XI- czynnik Rosenthala

• czynnik XII- czynnik Hagemana

• czynnik XIII- czynnik stabilizujący fibrynę