Fizjologia człowieka

02.10

Fizjologia to taka piękna nauka.

Ludzie to gatunek wzrokowców.

FCz - nauka o budowie i funkcjonowaniu organizmu ludzkiego, jego narządów, zespołów narządów, tkanek i komórek, nauka o prawach, które tymi funkcjami rządzą.

Patofizjologia - nauka zajmująca się badaniem zaburzeń czynności chorego ustroju, jego narządów i tkanek (fizjologia doświadczalna, klinika)

Fizjologia pracy (wysiłku) i wypoczynku

• zajmuje się badaniem podstawowych procesów fizjologicznych zachodzących w narządzie ruchu i innych układach oraz narządach wewnętrznych człowieka podczas wysiłku

• bada zarówno wpływ dynamicznej i statycznej pracy fizycznej, skutki zmęczenia i treningu oraz monotypii ruchowej na zdrowie człowieka

Fizjologia roślin (fitofizjologia)

• nauka o procesach życiowych w komórkach, tkankach, całym organizmie roślin.

Układy organizmu:

• oddechowy

• krążenie i krwi

• wydalniczy

• płciowy

• mięśniowy

• nerwowy

• hormonalny

• pokarmowy

• kostny

• skórny

1. Tkanki ciała człowieka i ich właściwości

2. układ nerwowy; układ narządów czucia - zmysł wzroku, powonienia, słuchu, smaku, równowagi, odczucia gorąca i zimna

3. integracja czuciowo - ruchowa (czucie i ruch)

4. budowa i funkcja mięśni

5. czynność układu krążenia

6. krew i limfa. Skład, właściwości i rola

7. budowa i czynności układu oddechowego

8. układ moczowy (wydalniczy)

9. hormony

Tkanki człowieka

Tkanki - zespół komórek wykazujących wspólne pochodzenie i podobieństwo budowy oraz pełniące określone funkcje w organizmie

1. Tkanka nabłonkowa (nabłonek)

• nabłonek jednowarstwowy płaski (wyściela naczynia krwionośne, pęcherzyki płucne, skrzela)

• nabłonek wielowarstwowy płaski (zewnętrzna warstwa skóry, jamy ustnej, wyściela przełyk, pochwę, odbyt)

• nabłonek sześcienny (wyściela np. kanaliki nerkowe i przewody gruczołów)

• nabłonek walcowaty (wyściela żołądek i jelito cienkie, tworzy części wydzielnicze gruczołów)

Wybrane funkcje nabłonków

• chroni i okrywa ciało (oskórek, naskórek)

• wytwarza włosy i paznokcie

• buduje gruczoły wydzielające różne substancje (enzymy trawienne, pot, łój, ślina, łzy, mleko)

• wyściela wewnętrzne jamy ciała i pokrywa narządy wewnętrzne (nabłonki wyścielające)

• wchłania substancje odżywcze ze strawionego pokarmu w jelitach

• wydziela produkty przemiany materii: amoniak, mocznik, kwas moczowy,

• oczyszcza drogi oddechowe (nabłonekmigawkowy)

2. 
   Tkanka mięśniowa

• poprzecznie prążkowana

• tkanka mięśnia serca

• gładka

3. Tkanka łączna

Jest najbardziej zróżnicowana

Podstawowe typy i funkcje:

• tkanki łączne właściwe

1. zarodkowa

2. włóknista

3. tłuszczowa

tkanki łączne oporowe

1. chrzęstna

2. kostna

31. tkanki łączne płynne

1. krew

2. limfa

4. Tkanka nerwowa

Tworzy zespół wyspecjalizowanych komórek, których zadaniem jest odbieranie bodźców i przewodzenie impulsów nerwowych

Pobudliwość, przebudzenie, przewodzenie

Wszystkie czynności organizmu są możliwe tylko dlatego, że istnieje tkanka pobudliwa, która przesyła informacje z receptorów do ośrodkowego układu nerwowego (OśUN), a także łączy mózgowie z wykonawcami (efektorami)

Pobudliwość - zdolność komórek do reagowania na bodźce, zmiany w środowisk zewnętrznym lub wewnętrznym.

Bodziec - czynnik wywołujący reakcję

Komórki zdolne na reakcję nazywamy pobudliwymi

Komórki pobudliwe nerwowe, mięśniowe, gruczoły, zmysłowe, w narządach czucia. Bodźce oddziałują na specjalne struktury zwane receptorami. Jest to różnica potencjałów między środowiskiem wewnętrznym komórki, a jej otoczeniem.

Komórka nerwowa ma w spoczynku ujemny potencjał elektryczny ~ 90 mV (komórka mięśniowa ~85mV)

Błona spolaryzowana utrzymuje równowagę we wnętrz i na zewnątrz

Miarą pobudliwości komórki jest siła bodźca progowego.

Ze względu na siłę bodźca wyróżniamy bodźce:

• Podprogowe - nie reaguje

• progowe

• nadprogowe

Komórka nie oddziałuje na bodźce podprogowe

Najmniejsza siłą bodźca wywołująca stan czynnościowy komórki nazywa się bodźce progowym. Im wyższy próg pobudliwości tym samym komórka jest bardziej pobudliwa.

Komórki pobudliwe odpowiadają na bodźce wg prawa „wszystko albo nic”

Na bodźce podprogowe komórki odpowiadają tylko pobudzeniem miejscowym, a na bodźce progowe i nadprożowe powstaniem potencjału czynnościowego o jednakowej amplitudzie, przebiegu i czasie trwania.

Pobudzenie - jest to zmiana właściwości błony komórkowej pod wpływem bodźca

Komórka może odpowiedzieć:

- powstaniem potencjału czynnościowego. Błona komórkowa ulega depolaryzacji i komórka zostaje pobudzona

- zwiększeniem różnicy potencjałów co nazywa się hiperpolaryzacją. W tym przypadku dochodzi do zahamowania komórki.

Potencjał czynnościowy powstaje w wyniku nagłego wzrostu przepuszczalności błony komórki dla jonów sodu.

Stały potencjał spoczynkowy komórki utrzymuje pompa sodowo-potasowa. W wyniku różnycy stężeń jony dążą do ustalenia równowagi. Mechanizm utrzymują różnicę potencjałów to pompa s-p.

Błona komórkowa jest zbudowana z podwójnej warstwy lipidów: białek oraz cholesterolu.

Białka błony komórkowej uczestniczą w:

• transporcie substancji do wnętrza i na zewnątrz

• rozpoznawaniu ciał obcych

• komunikacji pomiędzy komórkami (receptor)

• organizacji tkanek

Kanał jonowy - Białka występujące w błonie komórkowej tworzą kanał jonowy przez który jony mają przechodzić.

Transport za pośrednictwem transporterów (aktywny)

Jony mogą być transportowane przez błonę komórkową, a siłą napędową jest energia z ATP (grupa jonowa)

Dyfuzja Bierna

Substancje rozpuszczalne (np., gazy O₂, CO₂) mogą dyfuzjować przez lipidową błonę komórkową na skutek różnicy stężeń

Egzocytoza

Wydzielanie substancji z komórki dzięki połączeniu pęcherzyków wewnątrz komórki z błoną komórkową.

Endocytoza

Odwrotność egzocytozy (zwana fagocytozą)

Transytoza

Endocytoza + egzocytoza komórki (….. + komórka jelit) przewożą materiał poprzez komórkę

Osmoza

Woda zawsze przemieszcza się poprzez błonę komórkową biernie dzięki różnicy ciśnień osmotycznych

Przewodzenie

Jest to zdolność rozprzestrzeniania się stanu pobudzenia

Potencjał + elektryczne komórki

Impuls nerwowy - prąd, który przechodzi z jednego neurony do drugiego (ładunek elektryczny) i w końcu do narządu końcowego.

Dwa mechanizmy przewodzenia informacji:

• ciągły (kiedy włókno nie ma otoczki, wolny)

• skokowy

Prędkość przewodzenia impulsu zależy od:

1. przekroju poprzecznego neurony (wprost proporcjonalnego do średnicy aksonu)

2. istnienia osłonki mielinowej

Przekaźnictwo synaptyczne

Synapsa - struktura pośrednicząca w przekazywaniu impulsów między neuronami. Najczęściej występuje chemiczna, Prąd dochodzący do synapsy jest zmieniany na bodziec chemiczny, by po przejściu przez synapsę znów się stać elektrycznym.

Synapsa jest zbudowana z błony presynaptycznej, …. Synaptycznej oraz błony postsynaptycznej.

Czas do zajścia reakcji = opóźnienie synaptyczne, trwa ok. 0,2-0,5 ms.

Typy synaps ze względu na położenie w neuronie

1. aksono-somatyczna

2. aksono-dendryczna

3. aksono-aksonowa

Mechanizm przekazywania sygnału przez synapsę

Sumowanie bodźców pod podprogowych:

- przestrzenne (liczba bodźców podprogowych pochodzi z wielkiej ilości neuronów)

- czasowe ( z jednego neuronu bodźce podprogowe działają z dużą częstotliwością)

Konwergencja - połączenie wpływów synaptycznych z wielu źródeł na jednym neuronie.

Dywergencja - odgałęzienia jednego aksonu dochodzące do kilku różnych neuronów.

16.10

Układ nerwowy

Jest systemem połączeń pozwalającym na utrzymywanie łączności między różnymi tkankami w obrębie organizmu człowieka jak i poza nim.

Planuje, inicjuje, i koordynuje każdą funkcję fizjologiczną.

Układ nerwowy zbudowany jest z dwóch rodzai tkanek

• z neuronów (komórek nerwowych) rejestrujących bodźce, przetwarzających zawartą w nich informację

• komórek glejowych (10x więcej) pełniących szereg funkcji pomocniczych

Podstawowymi jednostkami układu nerwowego są neurony, które współpracują ze sobą.

Budowa Neuronu

• ciało i jądro

• dendryty

• akson

Neuron posiada wiele dendrytów. Pełnią one funkcję odbiorców. Neuron ma 1 akson. Na końcu akson rozdziela się na wiele zakończeń.

Akson przewodzi impulsy z ciała komórki na zewnątrz.

Czym jest istota szara i jak powstaje pamięć?

• Kora mózgu jest zbudowana z komórek nerwowych zwanych istotą szarą

• Kora pokrywa zewnętrzną powierzchnię półkul mózgowych.

Pamięć powstaje gdy neurony tworzące sieć połączeń zwiększają wrażliwość tych połączeń.

Synapsa - połączenie 2 komórek (akson - dendryt)

Czasowe wzmocnienie wrażliwości synapsy jest podstawą pamięci krótkotrwałej. W pamięci długotrwałej - stałe wzmocnienie synapsy.

Potencjał czynnościowy otwiera kanały wapniowe, a jony wapnia aktywują czynnik transkrypcyjny CREB. Pobudza on ekspresję genów kodujących białka wzmacniające synapsę. Jądro komórkowe decyduje o trwałym wzmocnieniu synapsy.

W jaki sposób komórki nerwowe rozpoznają, które wspomnienia należy zachować w postaci stałych połączeń pomiędzy jedną komórką, a drugą, a którym można pozwolić zniknąć?

* Podczas rozwoju mózg wybiera, które sieci komórek należy pozostawić, a które nie.

* Sygnały z neuronów włączają geny w jadrze komórkowym, a także przesyłają odpowiedź zwrotną.

* Neurony decydują się na utrwalenie połączeń tylko wtedy, gdy są pewne, że jest to rzeczywiście ważne.

Funkcje komórek glejowych

- Astrocyty odpowiadają za wymianę jonów w mózgu. Służą do ekranowania synaps, aby uwolniony przekaźnik trafiał do odpowiednich synaps.

-oligodendrocyty wytwarzają osłonkę mielinową aksonów komórek

- spełniają funkcję ochronną przy uszkodzeniach i zagrożeniach mózgu

- wyścielają wewnętrzną powierzchnię przestrzeni ośrodkowego układu nerwowego

- mają zdolność podziału mogą tworzyć blizny (ogniska padaczki) oraz nowotwory (glejaki)

Czym jest istota biała?

• zajmuje prawie połowę mózgu. Składa się z milionów „kabli” łączących neurony.

• Istota biała złożona z aksonów pokrytych mieliną dłuższy czas uważana za bierny składnik mózgu, odgrywa ważną rolę w zaburzeniach i procesach uczenia się (R.Douglas Fields 2008- odkrycie)

Formowanie osłonki

• Nowa technika rezonansu magnetycznego, po raz pierwszy pozwoliła zaobserwować istotę białą w działaniu

• Długie aksony pokryte mieliną przenoszą sygnały między neuronami szybciej niż nie okryte

Rola oligodendrocytów

• Materiał izolacyjny jest wytwarzany przez oligodendrocyty, które owijają nim akson od 10 do 150 razy. Proces mielinizacji może być stymulowany przez różne czynniki.

Rola astrocytów

• Komórki zwane astrocytami „wsłuchują się” w sygnały przesyłana wzdłuż aksonów i przekazują informacje chemiczne do oligodendrocytów

Dojrzewanie mózgu

* Osłonki mielinowe są u dzieci tylko częściowo uformowane: ich dalszy rozwój odbywa się przez kolejne 25-30 lat życia. Rozwój osłonki mielinowej ma wpływ na samokontrolę (albo jej brak u nastolatków) i choroby umysłowe (autyzm, schizofrenia, patologiczna skłonność do kłamstw) [R. Douglas Fields 2008]

Układ nerwowy
Ośrodkowy (centralny) układ nerwowy OśUN	Obwodowy układ nerwowy ObUN

Ośrodkowy układ nerwowy

Mózgowie Rdzeń kręgowy

Główny element OśUN

Mózgowie \= Mózg

Mózgowie

1. Mózg (kresomózgowie i międzymózgowie)

2. Móżdżek

3. Pień mózgu (śródmózgowie, most, rdzeń przedłużony)

Potęga mózgu

• Neurony mnożą się z prędkością 250tys/min

• Mózg dorosłego człowieka zawiera więcej niż 100 tysięcy miliardów neuronów

• 1 neuron tworzy 10 tysięcy połączeń

• Mózg to 1000 trylionów połączeń

Kresomózgowie

Zbudowane z dwóch półkul mózgowych (lewej i prawej) połączonych ciałem modzelowatym, zewnętrzna warstwa półkul to kora mózgu - istota szara

Kora mózgu kontroluje wszystkie świadome funkcje organizmu

Kora mózgu jest świadomą częścią mózgu, w której powstają impulsy inicjujące ruchy zamierzone. Kora mózgu jest również punktem wyjścia wielu nieświadomych zachowań. Jest siedzibą pamięci, uważaną także za sferę intelektu.

Kora mózgu jest pofałdowana i podzielona funkcjonalnie na pola czuciowe, ruchowe, kojarzeniowe.

Kora mózgowa posiada ośrodki wyższych czynności mózgowych: pamięci, świadomości, pisania, kojarzenia, myślenia

W korze mózgu można wyodrębnić cztery największe płąty zewnętrzne:

• Czołowy - intelekt, kontrola ruchu

• Skroniowy - percepcja, interpretacja dźwięku

• Ciemnieniowy - ogólna percepcja czuciowa i jej interpretacja

• Potyliczny - odbiór bodźców wzrokowych i ich interpretacja

Płyn mózgowo - rdzeniowy krąży pomiędzy czterema komorami mózgu

Bariera krew-mózg

Bariera ta składa się z komórek śródbłonka naczyniowego połączonych siecią ścisłych złączy oraz wypustek sto porowatych astrocytów.

Układ limbiczny

Do układu limbicznego należy kora, podwzgórze (podkora) i jej struktury hipokampa. Jest źródłem popędów, motywacji i emocji. Kieruje wrodzonymi i nabytymi zachowaniami. Emocje są pod kontrolą układu limbicznego i mają duże znaczenie w naszych kontaktach z ludźmi.

Międzymózgowie (wzgórze i podwzgórze)

Wzgórze jest ośrodkiem integracji bodźców czuciowych

Podwzgórze kontroluje mechanizmy homeostatyczne (stały stan)

Podwzgórze kontroluje:

• Temperaturę

• Przyjmowanie pokarmu i wody

• Funkcje endokrynne

• Otrzymuje informacje:

• Z układu siatkowego (o cyklu sen/czuwanie)

• Ze wzgórza (ból)

• Układu limbicznego (emocje, strach, złość, zapach)

• Rdzenia przedłużonego (ciśnienie krwi, akcja serca)

• Układu wzroku

Podwzgórze gromadzi te sygnały dla regulacji w/w funkcji.

Móżdżek jest połączony z mózgiem i rdzeniem kręgowym.

Jest zbudowany z dwóch półkul pokrytych korą móżdżku, która dzięki zakrętom i bruzdom ma powierzchnię o 30% mniejszą od kory mózgu. Móżdżek ma decydujące znaczenie w kontroli ruchu.

Pień mózgu (śródmózgowie, most, rdzeń przedłużony) łączy mózg z rdzeniem kręgowym. Z pnia mózgu wychodzi 10 z 12 par nerwów czaszkowych. Wokół pnia mózgu znajdują się skupiska komórek nerwowych składających się na twór siatkowaty.

Rdzeń kręgowy pośredniczy w przekazywaniu informacji

• Włókna czuciowe

• Włókna ruchowe

30.10

Ośrodkowy Układ nerwowy - c.d.

Rdzeń kręgowy pośredniczy w przekazywaniu informacji.:

• włókna czuciowe (dośrodkowe), przewodzą impulsy nerwowe z receptorów w mięśniach, ścięgnach i stawach do wyższych pięter OśUN

• włókna ruchowe (ośrodkowe) biegną od mózgowia do efektorów (mięśni, gruczołów)

• komórki nerwowe tworzące ośrodki ruchowe

Z rdzenia kręgowego wyrasta 31 par neuronów rdzeniowych.

Rdzeń kręgowy jest zlokalizowany w kanale kręgowym i zbudowany z pęczków włókien nerwowych tworzących drogi nerwowe.

W rdzeniu kręgowym znajdują się ośrodki nerwowe dla odruchów wrodzonych

Obwodowy układ nerwowy ObUN

Włókna nerwowe znajdujące się poza OśUN tworzą ObUN.

W organizmie znajduje się 12 par nerwów czaszkowych oraz 31 par nerwów rdzeniowych.

W ObUN pęczki aksonów tworzą nerwy.

Układ nerwowy

ObUN składa się z dwóch rodzajów włókien

Włókna czuciowe Włókna ruchowe

(dośrodkowe, aferentne) (odśrodkowe, eferentne)

Wchodzą do rdzenia kręgowego opuszczają rdzeń przez

Przez korzenie grzbietowe tylne. korzenie brzuszne przednie.

Ciała ich komórek znajdują się Ciała komórek znajdują się

poza rdzeniem kręgowym. W rdzeniu kręgowym.

(w zwojach rdzeniowych grzbietowych).

Włókna czuciowe ObUN prowadzą informacje od receptorów do OśUN

Neurony czuciowe (aferentne) mają swój początek w skórze, mięśniach i ścięgnach, narządach zmysłu (smak, dotyk, zapach, słuch, wzrok), naczyniach krwionośnych, naczyniach wewnętrznych.

Korzenie brzuszne i grzbietowe łączą się ze sobą, tworząc mieszany nerw rdzeniowy.

Włókna ruchowe ObUN przenoszą informację od OśUN do wszystkich części ciała

Somatyczny układ nerwowy Autonomiczny układ nerwowy

prowadzi bodźce ruchowe (wegetatywny) prowadzi bodźce

do mięśni szkieletowych ruchowe do narządów

wewnętrznych.

Somatyczny układ nerwowy

Jest on zależny od naszej woli i reguluje czynność mięśni szkieletowych. Nastawiony na łączność ze światem zewnętrznym, odbiera z niego informacje za pośrednictwem narządów zmysłów oraz zarządza aparatem ruchu.

Autonomiczny układ nerwowy (wegetatywny)

Jego rolą jest sprawowanie kontroli nad przemianą materii oraz prawidłowym działaniem narządów wewnętrznych. Włókna docierają do mięśni gładkich, gruczołów i decyduje on o utrzymaniu homeostazy.

Autonomiczny układ nerwowy składa się:

1. Część współczulna (sympatyczna)

2. Część przywspółczulna (parasympatyczna)

3. Część eteryczna

Efekty działania układów współczulnego i przywspółczulnego są często antagonistyczne (przeciwstawne), ale te układy zawsze współpracują ze sobą.

Część współczulna (sympatyczna) przygotowuje nad do walki lub ucieczki

Układ współczulny czynność zwiększa w czasie działań. Współczulne pobudzenie to: wzrost tętna, polepszenie aktywności umysłowej, uwalnianie z wątroby do krwi glukozy stanowiącej źródło energii, produkcja adrenaliny

Część przywspółczulna (parasympatyczna) odpowiada za „porządek” w organizmie

Do funkcji tej części układu nerwowego należy:

• regulowanie trawienia

• oddawania moczu

• wydzielanie gruczołowe

• przemiana materii na odpowiednim poziomie.

Układ przywspółczulny zwiększa swoją aktywność w stanie spokoju.

Część eteryczna kontroluje lokalnie czynności motoryczne, wydzielnicze i krążeniowe przewodu pokarmowego.

• Składa się z neuronów regulujących czynność przewodu pokarmowego, trzustki i pęcherzyka żółciowego

• Funkcjonuje na zasadzie odruchów, na skutek działania bodźców chemicznych lub mechanicznych (np. wydzielanie trzustki przy rozciągnięciu żołądka i jelit)

Interakcja czuciowo - ruchowa

Polega na przekazywaniu informacji czuciowych do OśUN, och interpretację i wysyłanie odpowiednich nakazów ruchowych.

Informacje z receptorów czuciowych mogą kończyć się na różnych poziomach OśUN, ale większość dochodzi do kory mózgu.

ODRUCHY

Odruchy możemy zdefiniować jako względnie stereotypową odpowiedź na specyficzny bodziec czuciowy, która zachodzi za pośrednictwem OŚUN bez udziału woli.

• Odruchy bezwarunkowe (proste, wrodzone)

• Odruchy warunkowe (nabyte)

1. Odruchy bezwarunkowe (proste, wrodzone)

Są najprostszą formą integracji czuciowo - ruchowej. Odruchy odbywają się bez naszej woli i na dany bodziec odpowiedź jest zawsze taka sama. Każdy odruch bezwarunkowy przebiega bardzo szybko.

Łuk odruchowy

- to droga po której przebiega impuls i składa się z pięciu części.

1. Receptor - Bodziec czuciowy jest odbierany przez receptor.

2. Droga dośrodkowa (aferentna) - Jest to włókno czuciowe, przewodzące informacje od receptora do OśUN

3. Ośrodek nerwowy - Jest to skupisko komórek nerwowych w OśUN. Interpretuje informacje czuciowe i decyduje, która odpowiedź jest najbardziej słuszna.

4. Droga odśrodkowa (eferentna) - jest to włókno ruchowe, przewodzące informacje od OśUN w kierunku wykonawcy (efektora)

5. Efektor - jest to narząd lub komórka wykonawcza

Odruchy rdzeniowe

• na poziomie rdzenia kręgowego koordynacja pracy mięśni odbywa się na drodze znacznie prostych zachowań - odruchów rdzeniowych

Monosynaptyczne odruchy

• w drodze od receptora do efektora występuje tylko jedna synapsa w rdzeniu kręgowym (np. odruch na rozciąganie)

Polisynaptyczne odruchy

• Informacja z receptora jest przekazywana do mięśni poprzez więcej niż jedną synapsę (odruch zginania).

Odruchy somatyczne i autonomiczne

• W odruchach somatycznych wykonawcami są mięśnie szkieletowe

• W odruchach autonomicznych wykonawcami są mięśnie gładkie jelit, mięsnie naczyń krwionośnych lub komórki gruczoł. Te odruchy są podstawą czynności całego układu autonomicznego.

Odruchy warunkowe

Powstają w ciągu życia osobniczego stanowią one podstawę uczenia się człowieka.

Wielokrotne połączenie bodźca bezwarunkowego z bodźcem obojętnym doprowadza do stanu, w którym bodziec obojętny zaczyna wyzwalać reakcję analogiczną jak i bodziec bezwarunkowy.

Różnice między odruchami bezwarunkowymi a warunkowymi

• Szybkość odpowiedzi na działający bodziec.

Odruchy bezwarunkowe (wrodzone) są szybsze. Odruchy warunkowe (nabyte) są wolniejsze. Wynika to z liczby neuronów, które są zaangażowane w te dwa rodzaje odruchów.

• Zmienność odpowiedzi na działający bodziec.

Odruchy bezwarunkowe (wrodzone) są zawsze takie same, a nabyte mogą ulegać zmianie.

Czucie głębokie (propriorecepcja)

• czucie głębokie, czyli priopriorecepcja obejmuje czucie siły, położenia i ruchu. W nie zaangażowane oprócz narządu przedsionkowego oraz mechanoreceptorów skóry specjalne zakończenia nerwowe w mięśniach i stawach (noszą również nazwę - kinestetycznych).

Wrzeciono nerwowo - mięśniowe

• Wrażliwe na zmiany rozciągnięcia mięśnia. Zbudowane z włókien intrafuzalnych oraz zakończeń nerwowych czuciowych i ruchowych

• Wrzecionko nerwowo-mięsniowe ułożone jest równolegle do włókien mięśniowych

Ciałka buławkowate (Golgiego)

Znajdują się w ścięgnach (narządy ścięgniste) odbierają zmiany napięcia rozwijane przez mięśnie

Narządy ścięgniste ułożone są szeregowo w stosunku do włókien

Drogi czuciowe: od receptorów do OśUN

Informacja przekazywana z receptorów drogami wstępującymi do OśUN jest wykorzystywana do planowania ruchów

Swoiste i nieswoiste drogi przewodzenia informacji

Informacja z ośrodków nerwowych jest przesyłana drogami zstępującymi: swoistymi i nieswoistymi.

Układy nieswoiste to drogi wolno przewodzące informację

Tworzą je liczne neurony i mają one wiele różnych połączeń między sobą, tworząc sieć, zwaną układem siatkowatym pnia mózgu.

Układy swoiste to drogi szybko przewodzące informację.

Przetwarzają informację czuciową na ruchową.

Ból jest reakcją ochronną organizmu

Ból jest zjawiskiem fizjologicznym, które występuje w momencie zagrożenia. Mózg ma system kontroli bólu nazywany systemem znieczulenia. Interpretacja wrażen bólowych i ocena ich jakości zachodzi przy udziale mózgu.

Spoczynkowe napięcie mięśnia

Nawet przy pełnym rozluźnieniu mięśni jest wyczuwalne ich pewne napięcie. Na impulsację z OśUN nakłada się pobudzenie z wrzecionek nerwowo-mięśniowych i ten system zapewnia utrzymanie stałego napięcia mięśniowego.

2. Odruchy zamierzone (dowolne)

Są inicjowane w korze mózgu

Większość ruchów odbywa się dzięki kontroli i koordynacji za pośrednictwem ośrodków znajdujących siię w OśUN.

Do nich należą:

• pierwotne i wtórne pola ruchowe kory mózgu

• dodatkowe korowe pola ruchowe

• zwoje podstawy mózgu

• móżdżek

Ośrodki czuciowe kory mózgu:

• Pierwotne pola ruchowe kory mózgu

Są zlokalizowane w płacie czołowym, gdzie znajdują się ośrodki dla mięśni po przeciwnej stronie ciała. One są ośrodkiem świadomej kontroli ruchu i odpowiadają za kontrolowanie precyzji i dokładności ruchów.

• Wtórne pola ruchowe kory mózgu

Obejmują wyłącznie ośrodki dla mięśni tworzy po tej samej stronie ciała

• Dodatkowe korowe pola ruchowe

Uczestniczą w uruchamianiu całych grup mięśniowych. Znajdują się w korze mózgu. Wspierają skurcze całych grup mięsni.

Zwoje mózgu (jądra podstawy mózgu)

Są to skupiska ciał komórek nerwowych pod korą, one pomagają kontrolować postawę ciała i napięcie mięśni. Kontrolują one ruchy kompleksowe (chód, bieg, pływanie, ćwiczenia gimnastyczne o złożonej koordynacji).

Móżdżek

• sam nie inicjuje ruchów, ale uczestniczy w kontroli ruchów powstających w korze mózgu i jądrach podstawy.

• Koryguje wzorce ruchowe przez zwiększanie płynności ruchów, które w innym przypadku byłyby szarpane, gwałtowne i niekontrolowane. Móżdżek pełni rolę integrującą, porównując zamierzone ruchy z aktualnymi zmianami zachodzącymi w ciele.

13.11

Zmysły - Jak odbieramy rzeczywistość

Mózg - architektura rzeczywistości.

Około półtora kilograma miękkiej wilgotnej, jaskrawoczerwonej galaretki - najbardziej złożony, najmniej poznany narząd ludzkiego organizmu

Kora mózgu jest pofałdowana i podzielona funkcjonalnie

• dotyk

• węch

• smak

• słuch

• koordynacja

• wzrok

• poczucie przestrzenne

Ogólne właściwości

Czynność OśUN człowieka wiąże się z trzema podstawowymi procesami:

• odbieranie bodźców - ze środowiska zewnętrznego i wewnętrznego organizmu

• adekwatne reagowanie - na odbierane bodźce

• zapamiętywanie

Receptory Drogi nerwowe Ośrodki czuciowe

Czucie i percepcja

Czucie - jest to proste wrażenie zmysłowe polegające na subiektywnej ocenie bodźców pobudzających

Percepcja - obejmuje jednocześnie kilka rodzajów czucia i dzięki temu istnieje większa możliwość rozpoznania zarówno samych bodźców jak i ich źródła

Receptory

• to są komórki czuciowe, a także nagie zakończenia włókien nerwowych, zdolne do odbierania bodźców, przetwarzają jeden rodzaj energii w inny - elektryczny potencjał (impuls nerwowy)

• większość receptorów ma niski próg pobudzenia tylko dla jednego rodzaju bodźców. Wyjątkiem są receptory bólu (nocyreceptory), które nie są wyspecjalizowane i w sposób ciągły przesyłają sygnały ostrzegawcze.

Wśród receptorów można wyróżnić:

• telereceptory (wzrok, słuch, węch)

• interoreceptory (smak, równowaga, chemoreceptory, baroreceptory)

• eksteroreceptory (ciepło, zimno, dotyk, ból)

• proprioreceptory (wrzecionko nerwowo-mięśniowe, receptory ścięgien)

Telereceptory

Przez telereceptory są odbierane bodźce działające na organizm z odległości.

1. Zmysł wzroku

Oczom zawdzięczamy aż 80% wszystkich wrażeń zmysłowych. Ich interpretacja to jedno z największych wyzwań dla naszych mózgów

Ludzie to gatunek wzrokowców

• zmysł wzroku jest dla nas najważniejszy. Wiele rzeczy staje się zrozumiałych dopiero wtedy, kiedy się je zobaczy. Bez wykresów, wzorów nie potrafimy precyzyjnie przekazywać naszej wiedzy kolejnym pokoleniom

• Radość, zachwyt, ale i strach rozszerzają źrenice, odraza i skupienie uwagi - zwęzają. Jednak wygląd oka może świadczyć nie tylko o emocjach, ale i o chorobach

Funkcja:

Odbieranie fal świetlnych i ich zmiana na wrażenie zmysłowe. W tym bierze udział oko (gałka oczna) oraz drogi i ośrodki kory mózgu.

Oko zawiera

• układ optyczny

• receptory wzroku

• drogi dla impulsów nerwowych w siatkówce

Układ optyczny oka

• rogówka

• ciecz wodnista w komorze przedniej

• soczewka

• ciałko szkliste

Receptor wzroku

Czopki i pręciki siatkówki przekształcają światło w sygnały elektryczne

Siatkówka

Budowa siatkówki to ciekawy przykład „błędu” ewolucji - elementy światłoczułe znajdują się na samym spodzie, a światło musi się przedostać przez warstwy służące przesyłaniu sygnałów

Układ optyczny oka załamuje i skupia promienie świetlne

Promienie świetlne ulegając załamaniu i skupieniu, dają na siatkówce obraz rzeczywisty, pomniejszony, odwrócony i ostry

Akomodacja oka

W czasie patrzenia na przedmioty bliskie soczewka zmienia swój kształt

Siła akomodacji

Siła załamywania układu optycznego związana jest przede wszystkim z krzywizną rogówki, a w mniejszym stopniu z krzywiznami soczewki

Konwergencja oczu

W miarę zbliżania się obserwowanego przedmiotu gałki oczne ustawiają się w ten sposób, że osie patrzenia przecinają się - nosi to nazwę konwergencji

Widzenie stereoskopowe umożliwia ocenę odległości przedmiotu od oczu i jej wielkość.

Prawe i lewe oko odbiera różny obraz co umożliwia ocenę wielkości i odległości

Wielkość źrenicy

• zwiększenie natężenia światła i zbliżanie się obserwowanego przedmiotu wywołują skurcz mięśnia zwieracza źrenicy i źrenica się zmniejsza

• zmniejszenie natężenia światła lub oddalanie się obserwowanego przedmiotu wywołują skurcz mięśnia rozwieracza źrenicy i źrenica się rozszerza

Czopki i pręciki siatkówki oka są receptorami wyspecjalizowanymi

Przy słabym oświetleniu pręciki siatkówki odbierają bodźce pozwalające na rozróżnieniu przedmiotów i orientację w przestrzeni

Przy dobrym oświetleniu aktywne stają się czopki zapewniające dokładne widzenie kształtów przedmiotów oraz ich barwy.

Adaptacja siatkówki

Adaptacja do silnego światła, osiąga swoje maksimum w czasie ok. 10 min

Adaptacja do ciemności trwa ponad 30 min. Pobudliwość siatkówki zwiększa się do 100 tysięcy razy w porównaniu z siatkówką zaadaptowaną do silnego światła

Specyficzna odpowiedź na światło

W ciemności komórka jest depolaryzowana, a w obecności światła następuje hyperpolaryzacja

Ta odpowiedź na światło jest odmienna od reakcji pozostałych receptorów, w których odpowiedzią na działanie bodźca jest depolaryzacja błony komórkowej

Wady wzroku

• starczowzroczność

• krótkowzroczność (miopia)

• nadwzroczność (hipermetropia)

• niezborność (astigmatism)

Soczewki kontaktowe nie ograniczają pola widzenia, zrobione z tworzyw w których >80% stanowi woda

Ruchy gałki ocznej

Gałki oczne wykonują cztery zasadnicze rodzaje ruchów:

• ruchy szybki (sakkady) - przenoszenie wzroku z jednego przedmiotu na drugi

• ruchy wolne - obserwowanie poruszającego się przedmiotu

• ruchy wyzwalane przez impulsację z przedsionków

• ruchy konwergencyjne

Pole widzenia jest spowodowane nierównomiernym rozmieszczeniem fotoreceptorów w obrębie siatkówki

Plamka ślepa

• włókna nerwu wzrokowego zbiegają się w tarczy nerwu wzrokowego. Miejsce to pozbawione jest fotoreceptorów

• nie jesteśmy świadomi istnienia plamki ślepej dzięki kilku mechanizmom:

• przy patrzeniu dwoma oczami plami ślepej obu oczu nie pokrywają się w polu widzenia

• gałki oczne wykonują ciągle drobne ruchy tak, że plamka ślepa „patrzy” w inne miejsce

• dzięki kolorowym procesom analizy obrazu brakujące elementy są uzupełniane na podstawie wzorów z sąsiedztwa plamki

Widzenie jest wrażeniem subiektywnym

1. Poza sprawnym narządem wzroku jest niezbędna sprawność układu nerwowego, który analizuje odbieranie informacji

2. Impulsy nerwowe powstające w siatkówce są przekazywane do mózgu i tu porównywane z zgromadzonymi uprzednio informacjami, co do wrażenia wzroku

Złudzenie

• W tym przypadku złudzenie wywołane jest zjawiskiem hamowania obocznego w siatkówce. Komórki odbierające impulsy ze skrzyżowań są hamowane przez pobudzone komórki z czterech stron

• Komórki odbierające impulsy z „międzywęźli” hamowane są przez pobudzenie komórki tylko z dwóch stron

Dlaczego tak się dzieje?

1. Niedoskonałość ludzkiego oka

2. Wybiórcza wzrokowość

3. Różnice czasowe w interpretacji kolorystycznej

4. Zbyt dużo danych kolorystycznych i kształtowych oraz wielkościowych

5. Szybka interpretacja danych bodźców wzrokowych przez mózg

27.11

Drogi rdzenia kręgowego przedsionkowo - rdzeniowe

Aksony od przedsionka przenoszą informacje do:

1. Rdzenia kręgowego (kontrola mięśni)

2. Móżdżku (robak)

3. Układu siatkowatego (ośrodek wymiotny)

4. Mięśni gałki ocznej

5. Kory mózgowej (świadomy odbiór wrażeń)

Pobudzenie układu przedsionkowego ma na celu odruchowe utrzymanie równowagi ciała

• Przy pobudzeniu narządu przedsionkowego wysyłaną impulsację, zarówno do rdzenia kręgowego, jak i do mięśni oka

• W tym przypadku wyzwalane są odruchy, które wywołują utrzymanie równowagi ciała przez powstanie napięcia odpowiednich mięśni

Pobudzenie układu przedsionkowego wywołuje ruch oczu w przeciwnym kierunku

• Pobudzenie układu przedsionkowego ma za zadanie utrzymanie takiego położenia oczu, abyś mógł śledzić otoczenie, gdy zamieniasz położenie ciała i głowy

• Każdą zmianę położenia głowy „koordynuje” ruch oczu w przeciwnym kierunku, ułatwiając orientację w przestrzeni

Proprioreceptory

Rdzeniowe mechanizmy efektorowe

Kontrola napięcia mięśni

Współdziałanie wrzecion nerwowo-mięsniowych i narządów Golgiego podczas biernego rozciągania

Eksteroreceptory (czucie skórne)

Z powierzchni skóry odbierane są różne rodzaje czucia:

• Ciepła

• Zimna

• Dotyku

• Wibracji

• Bólu

• Łaskotania

• Ucisku

Receptory czucia skórnego

• Ból, odbierana jest przez nagie zakończenia nerwowe

• Pozostałe rodzaje czucia skórnego mają wyspecjalizowane receptory

• Bodziec pobudzający receptor charakteryzuje się: siłą, czasem narastania i czasem trwania

Skóra i receptory skórne

Receptory skórne są wrażliwe na dotyk (mechanoreceptory), ból (nocy receptory) i temperaturę (termoreceptory).

Ciałka Pacciniego odbierają ucisk, ból oraz bodźce o wysokiej częstotliwości (np. wibracja)

Nagie zakończenia nerwowe obierają ból

Układ czucia ciała

Czucie bólu, temperatury i ucisku z obszaru poniżej głowy przekazywane są do kory czuciowej po przeciwnej stronie kory mózgu

Układ czuciowy głowy

Komórki nerwowe dla czucia dotyku, ucisku, bólu i temperatury z głowy znajdują się w zwoju trójdzielnym nerwu trójdzielnego (CNV)

Dermatomy skóry

Obszar skóry unerwiony przez włókno czuciowe jednego korzenia grzbietowego nazywany jest dermatomem

Emocjonalny ośrodek kontroli rzeczywistości

• Pobudzenie płata skroniowego wywołuje uczucie „pobytu poza ciałem”

• Powstaje odczucie wirowania lub zmiany pozycji ciała mimo braku obiektywnych bodźców zewnętrznych

Mózg potrafi oszukiwać samego siebie

• Wspominania nie przeżytych zdarzeń:

• W 73% pobudzone są ciała migdałowate

• W 83% przednia część hipokampa

• W 88% kora płata skroniowego

• Nieuzasadnione wrażenia

• Halucynacje węchowe można wywołać, drażniąc prądem

U samobójców zarejestrowano zmiany dwóch rejonów mózgu: kory położonej nad oczyma i grzbietowego jądra zlokalizowanego w pniu mózgu. Przyczyna: zmniejszona produkcja

Serotoniny

11.12

Budowa mikroskopowa mięśnia sercowego:

-jądro

-włókno mięśniowe

-prążkowanie poprzeczne wstawki w mięśniu

Budowa i funkcje mięśni szkieletowych:

Mięsień jest zbudowany z wielu cylindrycznych komórek mięśniowych zwanych włóknami, ułożonymi w stosunku do siebie równolegle.

Cały mięsień otacza omięsna zewnętrzna. Pęczek włókien otacza omięsna wewnętrzna.

Pojedyncze włókno mięśniowe:

Włókno mięśniowe jest to komórka mięśniowa otoczona błona (zwana sarkolemmą)

W mięśniu występuje wiele warstw tkanki łącznej stanowiącej komponent sprężysty. Warstwy tkanki łącznej, przechodzą w ścięgna. Ścięgna przyczepiają oba końce mięśnia do dwóch różnych kości.

Zmiany elementów kurczliwych i sprężystych w czasie skurczu i rozkurczu:

W czasie rozkurczu włókien mięśniowych komponent sprężysty jest rozluźniony, i rozciągany w momencie rozkurczu.

Komórki satelitarne:

-biorą udział w procesach rozwoju organizmu w wieku młodzieńczym
-u osób dorosłych komórki satelitarne mnożyć się mogą pod wpływem treningu, biorą udział w procesach regeneracji tkanki mięśniowej
-jądra komórek satelitarnych stanowią ok. 2% jąder komórkowych włókien mięśniowych

Pod sarkolemmą występują miofibryle (do kilku tys.), które są zbudowane z długich struktur, biegnących wzdłuż całego włókna mięśniowego.

Przestrzeń miedzy miofibrylami wypełnia sarkoplazma

zawierająca dużą ilość glikogenu, związek przyłączający tlen- mioglobinę oraz wysokoenergetyczny związek (ATP) adenozynotrifosforan

We włóknie mięśniowym występuje system kanalików:

złożony z kanalika T i przylegających z obu stron dwóch kanalików L. Przez triadę potencjał czynnościowy rozprzestrzenia się i obejmuje wnętrze komórki.

Miofibryle zbudowane z jeszcze mniejszych miofilamentów (aktyny i miozyny). Każda miofibryla jest podzielona na krótsze podjednostki długości 2,5mm zwane sarkomerami. Sarkomer jest podstawową jednostką strukturalną i czynnościową miofibryli.

W obrębie każdego sarkomeru znajdują się tzw. Białka strukturalne.

Jednostka motoryczna składa się z jednego motoneuronu i włókien mięśniowych.

Skład włókien mięśniowych:

Rozróżniamy dwa główne typy włókien mięśniowych:

-szybkokurczące (FT)
-wolnokurczące (ST)

Zidentyfikowano tylko jeden rodzaj włókien ST, natomiast wśród wlokien FT można wyodrębnić dwie podgrupy (Fta i Ftb).

Włókna w jednej jednostce motorycznej sa takiego samego rodzaju, szybkokurczące (FT) lub wolnokurczace (ST).

Jednostki motoryczne wolnokurczace (ST) zawierają mniej włókien mięśniowych niż jednostki motoryczne szybkokurczace (FT).

Jednostka motoryczna FT uzyskuje szybciej maksymalne napięcie i rozwija większą silę w porównaniu z jednostkami motorycznymi ST.

Skład włókien mięśniowych jest zdeterminowany genetycznie.

Mechanizm skurczu mięśnia:

W momencie nadejścia impulsu zakończenia nerwowe uwalniają acetylocholinę (Ach), która dyfunduje przez szczelinę synaptyczną łączy się z receptorem w błonie posynaptycznej. W wyniku tego błona ulega depolaryzacji.

! JONY WAPNIA ODGRYWAJĄ DECYDUJĄCĄ ROLĘ W WYZWALANIU SKURCZU MIĘŚNIA.!

Ślizgowa teoria skurczu mięśnia:

Podstawową cechą tej teorii jest to, ze ani nitki miozyny, ani aktyny same w sobie nie ulegają skróceniu, a jedynie ślizgają się jedne po drugich.

Tworzenie mostków i ich ruch jest podstawą skracania się włókna mięśniowego. Procesy przyłączania i nachylania mostków powodują przesuwanie się po sobie nitek aktyny i miozyny.

Do skurczu mięśnia niezbędna jest energia:

Źródłem energii do skurczu mięśnia jest adenozynotrifosforan (ATP), który ulegając rozpadowi, tworzy fosforan i adenozynodifosforan (ADP).

Molekularny mechanizm skurczu:

-pobudzenie motoneuronu;

-pobudzenie dociera do jednostki motorycznej;

-uwalnianie Ach do przestrzeni synaptycznej;

-depolaryzacja sarkolemy, a także kanalików T i L pod wpływem Ach;

-uwolnienie jonów Ca2+ z pęcherzyków końcowych (kanaliki L);

-jony Ca2+ łączą się z troponiną C, co odblokowuje miejsca uchwytu mostków poprzecznych miozyny;

-przyłączanie mostków poprzecznych do aktyny, a także rozkład ATP (energia);

-przesunięcie nitek aktyny miedzy nitki miozyny SKURCZ;

-wychwyt jonów Ca2+ przez kanaliki podłużne L

Rozkurcz mięśnia jest tez aktem czynnym:

Skurcz mięśnia następuje tak długo, dopóki jony wapnia znajdują się w sarkoplazmie. Transport wapnia z powrotem odbywa się dzięki aktywnemu transportowi zwanemu pompą wapniową.

Elektromiografia (EMG) i mechanomiografia (MMG) służą do badania właściwości mięśni szkieletowych:

Prądy czynnościowe, powstające w mięśniach, mogą być rejestrowane z pomocą EMG. Amplituda w EMG jest proporcjonalna do wielkości siły. Do rejestracji zmian mechanicznych mięśni służy MMG.

Rodzaje skurczów mięśni szkieletowych:

Ze względu na częstotliwość pobudzeń rozróżniamy:

-skurcze pojedyncze i

-tężcowe (niezupełne i zupełne)

Skurcz pojedynczy:

Pojedyncze pobudzenie błony komórki mięśnia.

Skurcz tężcowy niezupełny:

Jeżeli kolejne pobudzenie następuje, gdy mięsień zaczął się już rozkurczać, to mięsień wykona skurcz tężcowy niezupełny.

Skurcz tężcowy zupełny:

Jeżeli przerwa miedzy bodźcami jest krótsza niż okres kurczenia się mięśnia to mięsień wykona skurcz tężcowy zupełny.

Ze względu na rodzaj pracy rozróżniamy trzy rodzaje skurczów:

-skurcze izotoniczne (skurcze koncentryczne, skurcze ekscentryczne)

Skurcz, w którym napięcie mięśnia nie zmienia się, a jego długość ulega zmianie, nazywa się skurczem izotonicznym (jazda na rowerze, podnoszenie szklanki z herbatą).

Skurcze koncentryczne, to skurcz podczas którego długość mięśnia ulega skracaniu.

Skurcze ekscentryczne, skurcz, któremu towarzyszy wydłużanie mięśnia nazywa się ruchem ekscentrycznym (skurcz powoduje powstawanie siły hamującej rozciąganie) i jest wykonywana praca ujemna (np. schodzenie po schodach).

-skurcze izometryczne

Mięsień rozwija siłę, ale brakuje skrócenia lub wydłużania długości mięśnia. Zamiast wykonywania pracy zewnętrznej mięsień rozwija pewne napięcie, energia uwalniana podczas skurczu ulega zamianie na ciepło.

-skurcze mieszane (auksotoniczne)

W większości ruch jest wykonany zarówno dzięki skurczowi izometrycznemu, jak i izotonicznemu, co nazywa się skurczem mieszanym (auksotonicznym).

Podział mięśni wg. funkcji:

-mięśnie agonistyczne (wykonawcy)- to grupa mięśni, których skurcz powoduje zamierzony ruch;

-mięśnie antagonistyczne- przeciwstawiają się mięśniom wykonawcom;

-mięśnie synergistyczne- asystują mięśniom agonistycznym, wzajemnie zwiększają skuteczność swego działania

Siła mięśni:

Jednostki motoryczne podlegają prawu „wszystko albo nic”.

Siła mięśni zależy od przekroju fizjologicznego mięśni:

Im większy jest przekrój poprzeczny, tym większa jest siła (40 N/cm2). Większe mięśnie, mają większy przekrój fizjologiczny, są w stanie rozwinąć większą siłę od mięśni małych.

Wartość siły zależy od siły bodźca:

Silny bodziec pobudzający prowadzi do aktywności większą liczbę jednostek motorycznych.

Wstępne rozciąganie mięśnia przed skurczem o 20% wywołuje wzrost siły.

Siła zależy od typu włókien mięśniowych.

Siła zależy od kąta w stawie: Każdy staw ma optymalny kąt, w którym mięsień rozwija maksymalną siłę.:

Mniejsze lub większe ugięcie w stawie zmieni kąt przyłożenia siły, a tym samym zmniejszy wartość siły przenoszonej na kości.

Prędkość ruchu: gdy prędkość wzrasta, to siła maleje.

Częstotliwość pobudzeń:

Przy zwiększonej częstotliwości pobudzeń jest więcej pobudzanych jednostek szybkich.

08.01

Budowa i czynność układu oddechowego

1. Wentylacja płuc

2. Mechanizm wdechu i wydechu

3. Sprawności oddechowe

4. Regulacja oddychania

5. Sposoby pomiaru pobierania tlenu

6. Układ krążenia a układ oddechowy

7. Choroby i zaburzenia

1. Wentylacja płuc

Układ oddechowy dostarcza O2 i usuwa CO2. Zadania te wykonuje dzięki ruchom klatki piersiowej, za którymi podążają płuca

Dostarczanie O2 jest możliwe dzięki wymianie gazowej w płucach i jego transporcie przez krew i układ krążenia do każdej komórki organizmu

Wymiana CO2 przebiega w odwrotnym kierunku - od komórki przez krew, do płuc i na zewnątrz

Inne funkcje układu oddechowego

• Udział w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej i temperatury ciała.

• Obronę organizmu przed wdychanymi ciałami obcymi (np. pyłki, bakterie)

• Ogrzanie i wysycenie powietrza para wodną w górnych drogach oddechowych

Do górnych dróg oddechowych zaliczamy:

• jamę nosową i gardło

Jama nosowa:

- reguluje temperaturę powietrza wdychanego

- zapewnia prawidłową wilgotność powietrza wdychanego

- oczyszcza powietrze wdychane

Gardło

- posiada połączenie z uchem środkowym przez trąbkę słuchową umożliwia wyrównanie ciśnienia w uchu średnim

- łączy jamę nosową z krtanią i jamę ustną z przełykiem

Do dolnych dróg oddechowych zaliczamy:

- krtań, tchawicę i oskrzela

Krtań

- składa się z szkieletu utworzonego przez chrząstki, mięśnie i błonę śluzową. W górnej części łączy się z gardłem, oddzielona od niego nagłością

Rola krtani

- jest głównym narządem wytwarzającym głos, który następnie jest artykułowany w gardle jamie nosowej i ustnej przy udziale języka, podniebienia, zębów i warg;

- podczas połykania nagłośnia zamyka wyjście drogi oddechowej i zapobiega zachłyśnięciu pokarmem

Tchawica i oskrzela

Tchawica - zbudowana z chrząstek, jest przedłużeniem krtani, jej wnętrze pokrywa błona śluzowa z gruczołami śluzowymi i surowiczymi. Nabłonek zawiera rzęski, które powodują przesuwanie zanieczyszczeń ku górze oczyszczając drogi oddechowe.

Oskrzela - budowa podobna do tchawicy. Powstaje z jej podziału. Oskrzela dzielą się stopniowo aż do oskrzelika i na końcu pęcherzyka płucnego

Płuca wypełniają klatkę piersiową, w części przyśrodkowej tworzą wnękę

Pojemność płuc człowieka wynosi 4-6l, masa 1kg, powierzchnia - od 50 do 100m2

Płuca podążają za ruchami klatki piersiowej

Płuca stanowią tkankę bierną, a zmiana ich objętości jest wynikiem ruchów klatki piersiowej

Jama opłucnej i zachyłki opłucnowe

Opłucna - cienka błona surowicza, wydzielająca niewielką ilość płynu surowiczego. Wyróżnia się opłucną ścienną pokrywa od wewnątrz ścianę klatki piersiowej i opłucną płuca. Opłucna płuca i opłucna ścienna przylegają do siebie, ale są oddzielone cienką warstwą płynu, który zmniejsza siłę tarcia między obydwoma blaszkami opłucnej

Mechanizm wdechu i wydechu

Wdech - w czasie skurczu przepony jej kopuły się obniżają, zwiększając objętość klatki piersiowej i następuje wdech

Wydech- gdy przepona się rozluźnia jej kopuły unoszą się zmniejszając objętość klatki piersiowej i następuje wydech

Skurcz przepony jest następstwem dwóch sposobów regulacji: świadomej i nieświadomej

Istnienie świadomej i nieświadomej regulacji daje możliwość oddychania bez udziału kory mózgowej, ale jednocześnie pozwala na kontrolę oddychania (śmiech, śpiew).

Wydech w czasie spoczynku jest aktem biernym. Odbywa się na skutek sił sprężystości, które powstały podczas rozciągnięcia tkanki płucnej w czasie wdechu.

Wdech w warunkach wysiłku jest aktem czynnym. Uczestniczą: mięśnie proste brzucha i mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne

Pojemność życiowa płuc (VC) - maksymalna ilość powietrza wydychana, poprzedzona maksymalnym wdechem

W skład VC wchodzi:

Objętość oddechowa (VT) równa objętości powietrza podczas pojedynczego cyklu oddechowego (wdech lub wydech) (500ml);

Wdechowa objętość rezerwowa (IRV) to jest objętość o jaka można powiększyć pojemność płuc po spokojnym wdechu (3000ml)

Wydechowa obojętność rezerwowa (ERV) jest objętością, którą można wydmuchać z płuc po spokojnym wdechu (1300ml)

Objętość zalegająca (RV) pozostaje w płucach po wykonaniu najgłębszego wydechu (1200 ml)

Całkowita pojemność płuc (TLC)

Ilość powietrza w płucach w szczycie maksymalnego wdechu - składa się z:

- pojemności życiowej (VC)

- objętości zalegającej (RV)

Wentylacja minutowa płuc (MV) jest to ilość powietrza przepływającego przez płuca w ciągu jednej minuty

Wielkość MV jest iloczynem liczby oddechów i objętości oddechowej. W spoczynku wynosi 7-8l/min gdyż liczba oddechów wynosi 14-16/minutę, a objętość oddechowa - 500ml

Określanie dynamicznych właściwości płuc

1. Metoda pomiaru pierwszosekundowej nasilonej objętości wydechowej (FEVi)

Człowiek w ciągu pierwszej sekundy może wydmuchać 85% pojemności życiowej płuc.

2. Metoda oceny maksymalnej dowolnej wentylacji minutowej. Badana osoba wykonuje przez 15s maksymalne wdechy i wydechy.

U mężczyzn 140-180l/min

U kobiet 100-140l/min

Trening powoduje wzrost maks. Wentylacji minutowej płuc - około 200l/min

Wentylacja pęcherzykowa ma zasadnicze znaczenie dla funkcji układu oddechowego

Wymiana gazowa odbywa się tylko w pęcherzykach płucnych (300mln). Dla tego wentylacja minutowa nie odzwierciedla dokładnie wentylacji pęcherzykowej, gdyż posiadamy przestrzeń niezużytą (150ml)

Wentylacja pęcherzykowa jest lepsza przy zwiększonej głębokości oddechów i małej ich ilości

Hiperwentylacja

Jest to wzrost wentylacji pęcherzykowej przy stałym wytwarzaniu CO2 w tkankach. Powoduje to obniżenie ciśnienia cząstkowego CO2 w powietrzu pęcherzykowym.

Hipowentylacja

Jest to spadek wentylacji pęcherzykowej przy stałej produkcji CO2 w tkankach. Powoduje to wzrost ciśnienia cząstkowego CO2 w powietrzu pęcherzykowym powyżej 45mm Hg (hiperkapnią)

Wymiana gazowa między płucami a krwią oraz między krwią i tkankami jest spowodowana różnicą ciśnień parcjalnych gazów i przebiega na zasadzie dyfuzji.

Dyfuzja polega na przemieszczaniu cząsteczek od stężenia wyższego do niższego

Tlen jest transportowany w powiązaniu z hemoglobiną.

CO2 jest transportowany we krwi w kilku postaciach

• 90% jest przenoszone w osoczu w postaci wodorowęglanów

• 5% jest transportowane jako rozpuszczone fizycznie w osoczu

• 5% jest transportowane w powiązaniu z hemoglobiną

Transport CO2

CO2 dyfunduje z osocza kapilarów do pęcherzyków płucnych. CO2 potrzebuje 0,15s do osiągniecia równowagi dyfuzji (z powodu lepszej rozpuszczalności tego gazu niż tlen)

Pojemność dyfuzyjna płuc

Jest to pojemność gazu dyfuzacja przez blonę pęcherzykowo-kapilarną w ciągu 1 min przy różnicy ciśnień potencjalnych 1mm Hg

Pojemność dyfuzyjna płuc dla O2 wynosi w spoczynku 20-25 ml/mm Hg, a podczas wysiłku następuje jej zwiększenie dla tlenu do 70ml/mm Hg

Podczas wysiłku

• Próg wentylacyjny - max wentylacja podczas wysiłku wynosi 80-220 litrów

• Max częstość oddechów wynosi w wysiłku do 60 x/min

• Przy niewielkim wysiłku - oddychanie przez nos i usta. Gdy wentylacja wzrasta powyżej 40l/min. Człowiek zaczyna oddychać wyłącznie ustami

Pobieranie tlenu

Pobieranie wzrasta wprost proporcjonalnie do intensywności wysiłku. Podczas maksymalnego wysiłku VO2 może wzrosnąć 20-25 krotnie w stosunku do spoczynkowego i może przekroczć 6l/min (około 90ml/min/kg)

Po 5 minutowym wysiłku o stałej intensywności wentylacja minutowa i pobieranie O2 ustalają się na pewnym poziomie.

Do wykonywania tej samje pracy wytrenowane osoby potrzebują mniej nakładów energetycznych, przejawiających się m.in. w niższej wentylacji i niższym pobieraniu O2.

Próg przemian beztlenowych

W czasie wysiłku wzrasta zarówno wentylacja płuc, pobieranie O2, oraz wydalanie CO2

W pewnym momencie wentylacja płuc i wydalanie CO2 wzrasta szybciej niż pobieranie O2, a obciążenie, przy którym występuje to zjawisko, przyjmuje się za wystąpienie progu przemian beztlenowych

Dwa sposoby pomiaru pobierania tlenu VO2

1. Wyliczanie pobierania O2 z reguły Ficka

2. Metoda gazowa oparta na pomiarze wentylacji minutowej oraz zawartości procentowej O2 w powietrzu wydychanym

Regulacja oddychania przebiega zarówno na drodze nerwowej jak i humoralnej

Miejscem powstania automatycznego rytmu oddechowego jest ośrodek oddechowy

Ośrodek oddechowy znajduje się w rdzeniu przedłużonym i składa się z dwóch ośrodków, które działają przeciwnie

1. Ośrodek wdechowy wysyła impulsy 14-16/min do mięśni wdechowych

2. Ośrodek wydechowy przekazuje impulsy do mięśni wydechowych

Układ nerwowy ma decydujące znaczenie w regulacji wentylacji wysiłkowej

Wentylacja płuc wzrasta na skutek impulsów nerwowych wysyłanych ze strefy ruchowej kory mózgowej do pracujących mięśni. Impulsy te pobudzają również ośrodek oddechowy.

Ruchy dowolne powodują wzrost wentylacji minutowej, inicjowanej przez receptory z mięśni i stawów

Czynniki wpływające na czynność ośrodka oddechowego

• Chemoreceptory ośrodkowe, zmieniają swoją aktywność w zależności od stężenia jonów wodorowych w płynie mózgowo-rdzeniowym. Jony te biorą się z CO2

• Wzrost stężenia CO2 powoduje wzrost wentylacji, a spadek zmniejsza ją

• Na rytm oddechowy nakładają się informacje z OśUN oraz mechanoreceptorów mięśni i ścięgien

Chemoreceptory tętnicze są bardzo wrażliwe na zmianę zawartości CO2, O2 oraz pH krwi

Czynność trzech układów: oddechowego, krążenia i krwi jest ściśle powiązana i stanowi pewną całość

Współdziałanie układu krążenia i oddychania w odpowiedzi na działające bodźce

22.01

Układ pokarmowy

Produkty pokarmowe nie mogą być bezpośrednio wykorzystane

Pożywienie musi przejść przez układ pokarmowy i być przekształcone w substancje, które mogą przenikać do krwi.

Regulacja równowagi energetycznej jest równoznaczna z regulacją masy ciała, gdyż masa ciała osoby zależy w pierwszej kolejności od masy tkanki tłuszczowej

Składowe trawienia

1. Procesy mechaniczne, są to gryzieniem żucie, połykanie i wszelkie ruchy perystaltyczne żołądka i jelit.

2. Procesy chemiczne, zachodzące przy udziale enzymów. Końcowym efektem trawienia węglowodanów są cukry proste (glukoza, fruktoza), białek - aminokwasy, a tłuszczów - glicerol i kwasy tłuszczowe.

Układ pokarmowy składa się z przewodu pokarmowego oraz narządów pomocniczych, gruczoły ślinowe, trzustka i wątroba)

Wytwarzanie śliny

Pokarmy są najpierw gryzione, a kęsy mieszane ze śliną. Niedobór śliny daje wrażenie suchości w ustach, odpowiada za uczucie pragnienia.

Funkcje śliny

- pokrywanie jamy ustnej warstwą śluzu

- hamowanie rozwoju flory bakteryjnej

- rozpuszczanie składników pokarmowych

Trawienie zaczyna się w jamie ustnej

Wydzielanie śliny odbywa się pod kontrolą układu autonomicznego na zasadzie odruchu:

Noradrenalina

- pobudza wydzielanie gęstej śliny

Acetylocholina

- wydzielanie wodnistej śliny

Przełyk

Górna część przełyku (1/3) składa się z mięśni szkieletowych, a pozostała część z mięśni gładkich.

Przełyk przesuwa pokarm i płyny do żołądka. Połykanie jest na początku procesem świadomym, a następnie odbywa się na zasadzie odruchu.

Przełyk ma bogate unerwienie i unaczynienie krwionośne

Perystaltyka przełyku

- rozpoczyna się po każdej akcji połykania , która jest kontrolowana przez eferentne włókna nerwów błędnych

Mięśniówka dolnej części przełyku

- pogrubia się w pobliżu zespolenia z żołądkiem i tworzy dolny zwieracz przełyku.

Kontrola perystaltyki jelit

Obecność pokarmu w świetle jelit powoduje skurcz mięśniówki gładkiej powyżej i rozkurcz poniżej treści jelitowej

W podwzgórzu znajdują się ośrodki kontrolujące przyjmowanie pokarmów: głodu i sytości

Pierwsze wyzwalają mechanizm poszukiwania i zdobywania pokarmu, drugie- hamują apetyt.

Zmniejszenie stężenia glukozy we krwi powoduje odczucie głodu

Hormon leptyna wydzielany przez tkankę tłuszczową wywiera wpływ hamujący apetyt.

Apetyt i głód

Uczucia głodu i sytości są złożone i obejmują liczne drogi nerwowe oraz krążące we krwi hormony.

W żołądku powstaje miazga pokarmowa

Pokarm pozostaje w żołądku tak długo, aż zostanie rozdrobniony do cząsteczek o średnicy ok 2mm i jako miazga pokarmowa przechodzi do dwunastnicy

Powierzchnia wewnętrzna żołądka

.. wykazuje obecność fałd. Gruczoły żołądkowe różnią się budową i składem komórek zależnie od swojego umiejscowienia.

Motoryka żołądka pozostaje pod kontrolą nerwową i hormonalną

Zawartość pokarmowa jest przesuwana w małych porcjach do dwunastnicy z kolejną falą perystaltyczną

Wyróżniamy 6 faz motoryki żołądka.

Szybkość opróżniania żołądka

Zależy od ilości i składu pokarmu. Najdłużej (do 4 godzin) w żołądku zalegają tłuszcze, krócej białka, a najkrócej węglowodany. Najszybciej przechodzą płyny schłodzone (4-10oC)

Sok żołądkowy

Ma odczyn kwaśny, ważną jego częścią jest kwas solny i pepsyna. Kwas solny ma za zadanie denaturację białek i działa antybakteryjnie. Ściany żołądka nie ulegają samostrawieniu, gdyż wydzielają substancję śluzową, która zapobiega temu procesowi.

Wydzielanie soku żołądkowego

1. Faza - „głowowa” - sok jest wydzielany przez działanie nerwowe (widok, zapach), czyli odruchowo

2. Faza - „żołądkowa” rozpoczyna się w momencie dotarcia pokarmu do żołądka

3. Faza - „jelitowa”, następuje przy dostaniu się pokarmu do dwunastnicy.

Wydzielanie soku żołądkowego

… pobudzane jest przez widok, zapach, smak lub żucie pokarmu, jest regulowane przez układ autonomiczny.

W żołądku nie tylko jest tworzona miazga pokarmowa, a rozpoczynają się czynności trawienia

Rozpoczyna się trawienie białek dzięki działaniu kwasu solnego i pepsyny. Węglowodany podlegają dalszemu trawieniu przez amylazę ślinową. Rozpoczyna się także trawienie tłuszczów przez lipazę żołądkową.

Dwunastnica (ok 25 cm)

Pokarm z żołądka przedostaje się do dwunastnicy i tam łączy się z sokiem jelitowym (odczyn zasadowy), który całkowicie neutralizuje kwaśny odczyn. Sok jelitowy jest mieszaniną różnych enzymów.

Trzustka jest gruczołem wydzielania zarówno wewnętrznego, jak i zewnętrznego.

Funkcja trzustki

Komórki części zewnątrz- wydzielniczej wydzielają enzymy niezbędne do trawienia tłuszczów, białek i skrobi.

Wydzielanie soku trzustkowego

Regulowane jest przez dwa hormony pochodzące z błony dwunastnicy:

- sekretynę i

- cholecystokininę.

Sygnałem dla wydzielania tych hormonów jest obecność w dwunastnicy treści pokarmowej.

Wątroba

W wątrobie jest produkowana żółć i gromadzona w woreczku żółciowym, gdzie ulega zagęszczeniu. Żółć rozbija tłuszcz na drobne kuleczki, by lipaza miała większą powierzchnię działania

Budowa i funkcja pęcherzyka żółciowego

Pęcherzyk żółciowy gromadzi i zagęszcza żółć wytwarzaną przez wątrobę (zawiera 20-5-ml żółci.) Pęcherzyk żółciowy jest wyspecjalizowany do wchłaniania wody i elektrolitów, co pozwala mu na zagęszczenie żółci

Struktura wątroby

Komórki wątrobowe są zaopatrzone w krew pochodzącą z krążenia żylnego (75%) i z tętnicy wątrobowej (25%)

Funkcja wątroby

1. Bierze udział w procesie trawienia przez wydzielanie żółci

2. Wytwarza białka osocza (albuminy, fibrynogen) i ciała odpornościowe, syntezuje aminokwasy

3. W wątrobie znajdują się komórki, które usuwają obce antygeny.

4. Gromadzi krew (regulacja objętości krwi)

5. Magazynuje produkty i źródła energii (glikogen, tłuszcz, białka)

6. Produkuje materiały energetyczne (glukoza)

7. Metabolizm leków, toksyn

8. Równowaga elektrolitowa i wodna

9. Czynność filtracyjna

10. Wydala zbędne substancje (bilirubiny)

Jelito cienkie (6-7cm)

Składa się

• Jelito czcze

• Jelito kręte

Jelito czcze i kręte posiadają dużą powierzchnię niezbędną do wydzielania soku jelitowego i do wchłaniania (200m2)

W jelicie cienkim kończą się procesy trawienne i wchłanianie pokarmów!

Różnice między jelitem czczym i krętym

Jelito czcze ma grubszą ścianę, lepsze unaczynienie, większe fałdy błony śluzowej (w porównaniu z jelitem krętym).

Nabłonek jelita cienkiego

W jelicie cienkim kosmki jelitowe pokryte pojedynczą warstwa komórek, które uczestniczą we wchłanianiu składników odżywczych i wydzielaniu soku jelitowego.

Cukry i aminokwasy są wchłaniane do naczyń krwionośnych przez kosmki jelitowe i przedostają się z krwią do wątroby przez układ żyły wrotnej, a kwasy tłuszczowe są wchłaniane do naczyń limfatycznych.

Motoryka jelita cienkiego

Jelito cienkie wykazuje dwa rodzaje skurczów:

Skurcze segmentowe, mieszające zawartość pokarmową

Skurcze perystaltyczne służące do przesuwania miazgi pokarmowej

Jelito grube

Główna funkcja jelita grubego to wchłanianie wody i elektrolitów (8.5l) z zawartości jelita oraz wydalanie kału z organizmu. (Dzienne spożycie wody - 1.5l Ślina + soki jelitowe - 7.0l) Udział jelita grubego w procesach trawiennych jest bardzo mały.

Budowa jelita grubego

Składa się z jelita ślepego, wyrostka robaczkowego, okrężnicy, odbytnicy i kanału odbytniczego.

Okrężnica

Składa się z 4 części

• Wstępująca

• Poprzeczna

• Zstępująca

• Esowata

Motoryka okrężnicy

Obejmuje dwa typy skurczów:

Perystaltyczne - przesuwające zawartość w kierunku odbytnicy i

Segmentowe (wahadłowe) - podtrzymujące kontakt zawartości jelit z komórkami nabłonka jelitowego.

Odbytnica i kanał odbytu

To są końcowe odcinki przewodu pokarmowego. Gromadzone w nich resztki pokarmowe wydzielane są przez odbyt na zewnątrz

Budowa odbytnicy i kanału odbytu

Prawidłowo kanał ten jest zamknięty dzięki skurczom zwieraczy
: wewnętrznego zwieracza (mięśnia gładkiego) i zewnętrznego zwieracza (mięśnia szkieletowego)

Trawienie węglowodanów

Rozpoczyna się w jamie ustnej pod wpływem amylazy ślinowej (i utrzymuje w żołądku). Proces trawienia trwa w jelitach pod wpływem amylazy trzustkowej i enzymów, prowadząc do powstawania monosacharydów (glukoza, fruktoza, galaktoza)

Trawienie białek

Rozpoczyna się w żołądku poprzez działanie kwasu solnego (HCl) i pepsyny.

Sok trzustki w dwunastnicy podtrzymuje ten proces, dostarczając aminokwasów, tripeptydów i dipeptydów, które podlegają wchłanianiu.

Trawienie tłuszczów

Rozpoczyna się w żołądku (wpływ lipazy żołądkowej). Główne procesy trawienia odbywają się w dwunastnicy przy udziale lipazy trzustki. Żółć odgrywa ważną rolę w tym procesie. Tłuszcze są wchłaniane w postaci kwasów tłuszczowych w jelicie cienkim.

Transport płynu i elektrolitów w przewodzie pokarmowym.

Płyn wchłania się w jelitach tak, że tylko ok 100 ml wody na dzień jest wydalane z kałem (w biegunkach utrata płynu może osiągać 20l/dzień)

Wchłanianie witamin i składników mineralnych

W jelicie cienkim są wchłaniane witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E, K) w wodzie (C, B1, B2, B6, B12), kwas pantotenowy, cholina, kwas nikotynowy, kwas foliowy, a także woda i jony sodu, potasu, chloru i wapnia.

Hormony

Różnorodne związki wytwarzane przez organizm, regulujące procesy biochemiczne oraz podstawowe funkcje życiowe organizmu.

Trzy grupy hormonów

• Steroidowe (kortyzol, aldosteron, estrogeny, progesteron, testosteron)

• Polipeptydowe (hormon tyreotropowy, hormon wzrostu)

• Pochodne aminokwasów 9tyroksyna, adrenalina, noradrenalina i melationina)

Właściwości hormonów

• Kontrolują procesy metaboliczne, różnicowanie, budowę i wzrost komórek

• Wytwarzane są przez gruczoły dokrewne nie mają przewodów wyprowadzających. Transportowane są do komórek docelowych przez płyny 9krew, chłonka itp.)

• Pojedynczy hormon może oddziaływać na wiele różnych tkanek, ale na tę samą funkcję może powstać na skutek oddziaływań wielu innych hormonów

Przekazywanie informacji pomiędzy komórkami

• Mechanizm autokrynny

• Mechanizm Parakrynny

• Mechanizm endokrynny

• Mechanizm neurokrynny

Hormony zapewniają homeostazę dzięki procesom regulowanym na zasadzie sprzężeń zwrotnych (ujemnych lub dodatnich)

• Na zasadzie hormonalnej (hormon - hormon)

• Na zasadzie (substrat - hormon)

Hormony tkankowe

Oprócz klasycznych hormonów wydzielanych przez gruczoły dokrewne, hormony są produkowane również przez niektóre tkanki.

34

1. Ośrodkowy układ nerwowy (OśUN)

2. Obwodowy układ nerwowy (ObUN)

Mózgowie

Rdzeń kręgowy

Włókna czuciowe

Włókna ruchowe

Autonomiczny układ nerwowy (wegetatywny)

Część enteryczna

Część przywspółczulna (parasympatyczna)

Część współczulna (sympatyczna

Somatyczny układ nerwowy

---