1 II ROK BIOLOGII PROGRAM ĆWICZEŃ Z FIZJOLOGII ZWIERZĄT I CZŁOWIEKA 2015/2016 Ćwiczenie 1. CECHY TKANKI POBUDLIWEJ NA PRZYKŁADZIE MIĘŚNIA SZKIELETOWEGO 1. Preparat nerwowo-mięśniowy mięśnia łydkowego żaby i łapka reoskopowa. 2. Oznaczanie progu pobudliwości mięśnia szkieletowego przy pomocy stymulatora: - prąd otwarcia i zamknięcia - prawo Du Bois-Reymonda 3. Zapisywanie i analiza skurczu pojedynczego mięśnia żaby. 4. Zapisywanie skurczów tężcowych. Tężec zupełny i niezupełny. Otrzymywanie skurczów tężcowych przy stymulacji ciągiem impulsów prostokątnych o różnych parametrach zastosowanie stymulatora. 5. Stosowanie bodźców mechanicznych i chemicznych na nerwy. Zagadnienia 1. Bodziec (podnieta), pobudliwość, pobudzenie. 2. Pobudzenie bezpośrednie i pośrednie mięśnia. 3. Pojęcie jednostki motorycznej elementy składowe. 4. Definicja prawa wszystko albo nic podnieta progowa jest podnietą maksymalną. 5. Prawo wszystko albo nic w odniesieniu do pobudzenia mięśnia. 6. Budowa włókna mięśniowego pojęcie sarkomeru. Skurcz izotoniczny i izometryczny a budowa mięśnia prążkowanego. 7. Fizjologiczne znaczenia skurczu pojedynczego i tężcowego. Ćwiczenie 2. FIZJOLOGIA MIĘŚNI, SKURCZ MIĘŚNIOWY 1. Wpływ siły bodźca na wielkość skurczu. 2. Elastyczność mięśnia szkieletowego. Wpływ rozciągnięcia mięśnia na wielkość skurczu i na wielkość wykonanej pracy (prawo średnich obciążeń). 3. Zapis krzywej znużenia ergografem Mosso. 4. Oglądanie filmu "Skurcze mięśni szkieletowych". Zagadnienia 1. Podstawowe wiadomości dotyczące charakterystyki skurczu mięśniowego: 1.1. Zjawiska mechaniczne skurczu mięśniowego. 1.2. Zjawiska biochemiczne i energetyczne podczas skurczu mięśniowego. 1.3. Zużycie tlenu. 1.4. Zjawiska cieplne. 1.5. Zjawiska znużenia.
2 2. Podstawowe wykładniki efektywności skurczu mięśniowego: 2.1. Czynniki wpływające na siłę mięśnia. 2.2. Czynniki wpływające na szybkość skurczu mięśniowego. 2.3. Jaki rodzaj (hipotetyczny) skurczu mięśniowego zapewniłby jego największą efektywność? 3. Skurcz izometryczny i jego kryterialne znaczenie w mechanizmach zachowania się i czynności regulacyjnej ośrodkowego układu nerwowego. 4. Elastyczność mięśnia prążkowanego jako czynnik decydujący o efektywności skurczu mięśniowego: 4.1. Szczególne cechy elastyczności mięśnia prążkowanego (odróżniające od działania prawa Hooke a). Możliwość wzrostu sił elastycznych bez uprzedniego rozciągania. Zjawisko opóźnienia sił elastycznych. 5. Cechy fizjologiczne i znaczenie ustrojowe mięśni gładkich. 5.1. Porównanie skurczu i rozkurczu mięśnia gładkiego i prążkowanego konsekwencje różnic. Ćwiczenie 3. ELEKTROFIZJOLOGIA I PRZEWODZENIE IMPULSU W NERWACH OBWODOWYCH 1. Doświadczenie Galvaniego. 2. Wykazanie prądu spoczynkowego reoskopem fizjologicznym i przy pomocy galwanometru i oscyloskopu. 3. Skurcz wtórorzędny. 4. Oglądanie filmu "Nerwy i mięśnie" Zagadnienia 1. Pojęcie potencjału czynnościowego definicje. 2. Rola jonów K + w tworzeniu potencjału spoczynkowego - hipoteza elektrody potasowej. Powstawanie potencjału czynnościowego w świetle teorii jonowej. Podłoże depolaryzacji. Aktywacja sodowa. Aktywacja wapniowa. 3. Potencjał równowagi K + jako wypadkowa działania sił dyfuzji i elektrostatycznego przyciągania. Wzór Nernsta. Potencjał równowagi Na +. Co wynika z porównania potencjałów równowagi Na + i K +? 4. Hipoteza pompy sodowo-potasowej. Dlaczego pompa sodowo-potasowa jest przede wszystkim pompą sodową? 5. Odkomórkowe i dokomórkowe kanały błonowe. Bramkujące układy aktywacji i inaktywacji kanałów błonowych. 6. Mechanizm transportu czynnego przez błonę komórkową. 7. Szczególna rola wapnia w procesie depolaryzacji i repolaryzacji. 8. Zjawiska pobudzenia i hamowania w terminologii elektrofizjologicznej. 9. Cechy przewodzenia impulsów w nerwach. 10. Szybkość przewodzenia impulsów w nerwach. 11. Grupy włókien nerwowych zależne od szybkości przewodzenia, przynależności anatomicznej, budowy histologicznej i roli fizjologicznej. 12. Znaczenie osłonki mielinowej i przewężeń Ranviera w przewodzeniu impulsu nerwowego. 13. Przewodzenie synaptyczne. Rola czynników chemicznych w przekaźnictwie synaptycznym mediatory pobudzeniowe i hamulcowe. Potencjały postsynaptyczne.
3 Ćwiczenie 4. SPRAWDZIAN Z ZAKRESU PODSTAW POBUDLIWOŚCI, FIZJOLOGII MIĘŚNI I NERWÓW OBWODOWYCH Ćwiczenie 5. CECHY CZYNNOŚCI ODRUCHOWEJ. ODRUCHY RDZENIOWE 1. Obserwacja zjawisk wstrząsu rdzeniowego na żabie rdzeniowej. 2. Wykazanie odruchowego napięcia mięśniowego (tonusu) na żabie rdzeniowej doświadczenie Brondgeesta. 3. Odruch zgięcia (odciągania łapki). Obserwacja promieniowania odruchu i wyładowań następczych oraz rekrutacji. 4. Oznaczanie czasu odruchu metodą Türcka. 5. Odruch ścierania. Zagadnienia 1. Definicja odruchu elementy łuku odruchowego. 2. Motoneuron jako wspólna końcowa droga impulsów nerwowych. 3. Podział odruchów i kryteria tego podziału. 4. Cechy czynności odruchowej (wg Sherringtona). 5. Czas odruchu. 6. Zjawisko rekrutacji. 7. Promieniowanie, hamowanie antagonistyczne, indukcja. 8. Zjawisko sumowania w ośrodkach. Sumowanie czasowe i przestrzenne. 9. Pojęcia: salwa i seria (ciąg) impulsów. Zjawisko konwergencji i dywergencji w ośrodkowym układzie nerwowym. 10. Zjawisko okluzji i frędzli podprogowej jako przykład sumowania przestrzennego. 11. Pojęcie bezwładności procesu pobudzenia ośrodkowego. Efekty następcze i zamknięte pętle ciągłego pobudzenia. 12. Fizjologia synapsy nerwowej. Budowa synapsy. Opóźnienie synaptyczne. 13. Zjawiska elektryczne w synapsie nerwowej. Potencjały miniaturowe. Prepotencjał. Pobudzeniowy potencjał postsynaptyczny (EPSP). Hamulcowy potencjał postsynaptyczny (IPSP). Fizyczna i fizjologiczna charakterystyka potencjału somatodendrytycznego (SD) oraz potencjału wzgórka aksonu (IS). 14. Budowa rdzenia kręgowego 15. Prawo Bella i Magendiego podać skład i pochodzenie korzonków przednich i tylnych. 16. Czynność odruchowa rdzenia kręgowego (odruchy odcinkowe i międzyodcinkowe, odruchy ekstero- i proprioreceptywne zgięcia i prostowania, odruch wahadłowy, drapania, figury diagonalne). 17. Cechy odruchów proprioreceptywnych. 18. Proprioreceptory (rodzaje, budowa wrzecionka mięśniowego, włókna ekstra- i intrafuzalne). 19. Mechanizm napięcia mięśniowego (tonus mięśniowy). 20. Neurony rdzenia kręgowego (motoneurony, interneurony, komórki Renshawa).
4 Ćwiczenie 6. FIZJOLOGIA SERCA 1. Oglądanie budowy i czynności odsłoniętego serca żaby. Film "Wpływ związków farmakologicznych". 2. Wpływ temperatury na czynność serca. 3. Ligatury Stanniusa. 4. Wykazanie zjawiska automatyzmu na sercu wyosobnionym z ustroju. 5. Tony serca u człowieka. 6. Zapis elektrokardiograficzny (EKG) u człowieka. 1. Cechy fizjologiczne mięśnia sercowego. 2. Rozwinięcie serca. 2.1. Czas trwania poszczególnych faz cyklu sercowego. 2.2. Istota skurczu i rozkurczu izowolumetrycznego krytyczne wartości ciśnienia w aorcie dla otwarcia i zamknięcia zastawek półksiężycowatych (ujść tętniczych). 3. Układ bodźcotwórczy i bodźcoprzewodzący serca: 3.1. Ośrodki automatyzmu mięśnia sercowego. Omówienie miogennego i neurogennego typu ośrodków automatyzmu na przykładach niektórych grup zwierząt. 3.2. Cechy fizjologiczne komórek układu bodźcotwórczo-przewodzącego serca potencjał spoczynkowy i czynnościowy. 3.3. Czynniki zmniejszające rytm serca. 4. Kolejność rozchodzenia się stanu czynnego w sercu. 5. Charakterystyka potencjału czynnościowego mięśnia sercowego. Porównanie z potencjałem czynnościowym mięśnia szkieletowego. Znaczenie plateau potencjału czynnościowego dla zmian pobudliwości mięśnia sercowego. 6. Objętość wyrzutowa i minutowa serca w różnych stanach fizjologicznych. 7. Prawo serca Starlinga i praktyczne wnioski z tego prawa wypływające. Jak serce zwiększa pojemność minutową i adaptuje się do zwiększonego zapotrzebowania na tlen? 8. Zapis elektrokardiograficzny: 8.1. Rodzaje odprowadzeń: - kończynowe dwubiegunowe - kończynowe jednobiegunowe - przedsercowe jednobiegunowe 8.2. Oś elektryczna serca. Trójkąt Einthovena. 8.3. Analiza krzywej EKG. Załamki, odcinki, odstępy jako wyraz depolaryzacji lub repolaryzacji odpowiednich części mięśnia sercowego. 9. Tony serca podział i charakterystyka. 10. Porównanie zjawisk mechanicznych (skurcz i rozkurcz serca), elektrycznych (potencjał czynnościowy i krzywa EKG) i akustycznych (tony serca).
5 Ćwiczenie 7. KRĄŻENIE KRWI 1. Czujnik tętna jako dogodna metoda monitorowania akcji serca. 2. Zapis krzywej tętna metodą bezkrwawą przy pomocy czujnika i kardiomonitora. 3. Oglądanie krążenia krwi w naczyniach włosowatych błony pławnej żaby. 4. Mierzenie ciśnienia krwi metodą palpacyjną Riva-Rocciego i osłuchową Korotkowa. 1. Podział czynnościowy łożyska naczyniowego: 1.1. Zbiornik tętniczy wysokociśnieniowy. 1.2. Naczynia oporowe (arteriole). 1.3. Naczynia włosowate. 1.4. Zbiornik niskociśnieniowy (układ żylny, krążenie płucne). 2. Tętno definicja, zapisywanie i analiza krzywej tętna. Jakie działanie wykazywałby system krążenia krwi gdyby nie było zjawiska tętna? 3. Metody pomiaru ciśnienia krwi (krwawa i bezkrwawa). 4. Przepływ i ciśnienie krwi w poszczególnych odcinkach łożyska naczyniowego: 4.1. Zachowanie się ciśnienia skurczowego i rozkurczowego w obwodowych obszarach układu tętniczego (podać konkretne wartości). 4.2. Rozkład ciśnienia krwi w łożysku żylnym (podać konkretne wartości). Znaczenie zastawek żylnych i pompy mięśniowej w żylnym przepływie krwi. Podać konkretne wartości ciśnienia żylnego i zakres ich zmian w zależności od postawy i różnego stanu czynnościowego organizmu. 4.3. Szybkość przepływu krwi w różnych odcinkach łożyska naczyniowego (w tętnicach, naczyniach włosowatych i żyłach) podać konkretne wartości. 4.4. Podstawowe prawa hemodynamiki. 4.5. Fizjologiczne znaczenia przepływu laminarnego i burzliwego. 4.6. Filtracja i resorpcja - siły gwarantujące wymianę pomiędzy komórkami i środowiskiem wewnętrznym. 5. Nerwowa i humoralna regulacja krążenia krwi: 5.1. Nerwy naczynioruchowe sympatyczne i parasympatyczne; wazokonstriktory i wazodilatatory. Zasadnicza rola regulacyjna tonicznego wzbudzenia sympatycznych nerwów naczyniozwężających. 5.2. Odruchy z baroreceptorów (aortalny i zatokowy) - zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. 5.3. Rola nerwów błędnych i naczynioruchowych w regulacji odruchowej krążenia krwi. Ujemny wpływ chrono-, ino-, dromo-, i batmotropowy nerwu błędnego na serce. 5.4. Ośrodek naczynioruchowy i sercowy - funkcja części presyjnej i depresyjnej ośrodka naczynioruchowego oraz powiązanie czynności tych ośrodków z funkcją baroreceptorów, nerwów błędnych i naczynioruchowych. Co to jest dwukierunkowa, jednotorowa regulacja światła naczyń krwionośnych? Jakie jest znaczenie naczyń oporowych dla regulacji ciśnienia krwi? 5.5. Najważniejsze czynniki humoralne biorące udział w regulacji krążenia krwi.
6 Ćwiczenie 8. PODSTAWY FIZJOLOGII ODDYCHANIA. 1. Spirometria - mierzenie objętości i pojemności płucnych. 2. Bezdech hiperwentylacyjny. 3. Hiperwentylacja po dowolnym zatrzymaniu oddechu lub po ćwiczeniach fizycznych. 1. Mięśnie oddechowe i ich unerwienie. 2. Mechanizm wdechu i wydechu. 3. Objętości i pojemności płuc. 4. Anatomiczna i fizjologiczna przestrzeń martwa. 5. Wentylacja minutowa - znaczenie przestrzeni martwej oraz zmian rytmu oddechowego w wymianie gazowej. 6. Ogólne dane o regulacji oddychania: - lokalizacja ośrodków biorących udział w oddychaniu, - automatyzm i autonomia ośrodka wdechowego w rdzeniu przedłużonym, - odruchowa i chemiczna regulacja oddychania. Ćwiczenie 9. PODSTAWY FIZJOLOGII WYSIŁKU FIZYCZNEGO. 1. Zależność między częstością skurczów serca, intensywnością wykonywanej pracy i ilością pochłoniętego tlenu (próba PWC 170 ). 2. Oznaczanie pułapu tlenowego przy pomocy nomogramu. 1. Kryteria oceny wydolności fizycznej organizmu. 2. Bezpośredni pomiar pochłoniętego tlenu - spirometr Krogha. 3. Pułap tlenowy - maksymalne pochłanianie tlenu jako wskaźnik maksymalnej wydolności wysiłkowej. 4. Pośrednie określanie ilości pochłoniętego tlenu. Zależność poboru tlenu od obciążenia i częstości tętna. Nomogram Ästrand i Ryhminga. 5. Określanie wydolności wysiłkowej na poziomie submaksymalnym (próba PWC 135-170 ). Ćwiczenie 10. SPRAWDZIAN Z FIZJOLOGII KRĄŻENIA, ODDYCHANIA I WYSIŁKU FIZYCZNEGO.
7 Ćwiczenie 11. KREW ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE USTROJU. UKŁAD CZERWONOKRWINKOWY. 1. Zjawisko opadania krwinek odczyn Biernackiego. 2. Wpływ roztworów hiper- i hipotonicznych na krwinki czerwone. 3. Działanie czynników hemolitycznych kwasy, zasady, rozpuszczalniki organiczne. 4. Krystalizacja hemoglobiny. Kryształki chlorheminy Teichmana. 1. Teoria Macalluma ewolucji środowiska wewnętrznego ustroju. Znaczenie jonów Na + i K + w tworzeniu podstawowych układów zróżnicowania ustrojowego. 2. Obszary wodne ustroju i objętości krwi. 3. Elektrolity osocza, krwinek i płynu pozakomórkowego. 4. Właściwości fizyczne krwi: ciężar właściwy, lepkość, odczyn. 5. Białka osocza i pozostałe związki organiczne krwi. 6. Elementy morfotyczne krwi. 7. Filo- i ontogeneza układu krwiotwórczego (krwinki czerwonej). 7.1. Znaczenie filogenetyczne utraty jądra przez krwinkę czerwoną. 7.2. Erytropoeza i jej regulacja. Erytropoetyna. 8. Zjawiska elektryczne na powierzchni krwinek (punkt izoelektryczny, sedymentacja, agregacja erytrocytów). 9. Znaczenie oporności erytrocytów krwinki patologiczne. 10. Hemoliza ustrojowa jady hemolityczne. Ćwiczenie 12. KREW ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE USTROJU. TRANSPORT GAZÓW ODDECHOWYCH. 1. Liczenie erytrocytów (RBC) i retikulocytów (Ret). 2. Pomiar objętości krwinek i osocza wskaźnik hematokrytowy (HCT). 3. Obliczanie objętości krwinki czerwonej (MCV). 4. Ilościowe oznaczanie hemoglobiny (HGB) (metoda Drabkina). 5. Obliczanie wskaźnika barwnego krwi (MCHC) (indeks hemoglobiny). 6. Obliczanie bezwzględnej ilości hemoglobiny w jednej krwince czerwonej (MCH). 1. Połączenia hemoglobiny z tlenem. Dysocjacja hemoglobiny: 1.1. Różnica między dysocjacją oksyhemoglobiny w wodzie destylowanej i w warunkach ustrojowych. 1.2. Maksymalne wysycenie hemoglobiny tlenem. 1.3. Prawo Bohra. 1.4. Wpływ zakwaszenia i temperatury na dysocjację oksyhemoglobiny. 1.5. Znaczenie biologiczne powinowactwa hemoglobiny do tlenu w krzywej Barcrofta
8 (krzywa dysocjacji hemoglobiny). 2. Transport dwutlenku węgla we krwi: 2.1. Krzywa Haldane a. 2.2. Frakcje w jakich CO 2 jest transportowany. 2.3. Rola anhydrazy węglanowej i wymiana Hamburgera (przesunięcie chlorkowe). 3. Filogeneza układów wydajnego transportu tlenu i ontogeneza hemoglobiny. 4. Połączenia hemoglobiny z tlenkiem węgla i innymi związkami widma hemoglobiny. 5. Metabolizm hemoglobiny i gospodarka żelazem: 5.1. Tworzenie barwników żółciowych. 5.2. Wydalanie metabolitów hemoglobiny. 5.3. Białka biorące udział w transporcie i magazynowaniu żelaza. Ćwiczenie 13. KREW - ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE USTROJU. UKŁAD BIAŁOKRWINKOWY. PODSTAWY IMMUNOLOGII. 1. Analiza mikroskopowa preparatów krwi człowieka, królika, ptaka, żaby, ryby niezabarwionych i barwionych metodą panoptyczną Pappenheima. 2. Liczenie leukocytów. 3. Obraz białokrwinkowy (leukogram). 1. Filogeneza układu białokrwinkowego. 2. Rola układu białokrwinkowego w organizmie: 2.1. Właściwości i znaczenie granulocytów obojętnochłonnych, kwasochłonnych i zasadochłonnych. 2.2. Układ limfoidalny tkanki i narządy wchodzące w skład tego układu. 2.3. Podział limfocytów ze względu na: - czas przeżywania (limfocyty długożyjące i limfocyty krótkożyjące). - funkcje (limfocyty grasiczozależne czyli limfocyty T i limfocyty bursozależne czyli limfocyty B). 2.4. Nowe zapatrywania na rolę układu grasiczo-limfatycznego w ustroju. 3. Mechanizmy obronne skierowane przeciw czynnikom zakaźnym ochrona przed wtargnięciem ich do ustroju. 3.1. Rola flory bakteryjnej przewodu pokarmowego. 3.2. Znaczenie kwasowości soku żołądkowego. 3.3. Nabłonek migawkowy, miejsce jego występowania i znaczenie. 3.4. Działanie ochronne naskórka. 3.5. Znaczenie krzepnięcia krwi. 4. Rodzaje przeciwciał i reakcji immunologicznych (liza, precypitacja, aglutynacja, detoksykacja). 5. Rodzaje odporności ustroju: 5.1. Naturalna. 5.2. Sztuczna (surowice i szczepionki). 5.3. Komórkowa (rola fagocytów). 6. Znaczenie frakcji gamma-globulinowej w procesach odpornościowych.
9 Ćwiczenie 14. KREW ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE USTROJU. HEMOSTAZA, UKŁADY GRUPOWE KRWI. 1. Oznaczanie czasu krwawienia metodą Duka. 2. Oznaczanie czasu protrombinowego i kaolinowo-kefalinowego. 3. Oznaczanie grup krwi metodą uproszczoną (przy pomocy surowic wzorcowych). 4. Oznaczanie czynnika Rh. 1. Hemostaza definicja, czynniki biorące udział w tym procesie. 2. Zasadnicze czynniki płytkowe krzepnięcia krwi. 3. Czynniki tkankowe i osoczowe w procesie krzepnięcia. 4. Etapy krzepnięcia krwi. 5. Mechanizm wewnątrzpochodny i zewnątrzpochodny krzepnięcia krwi. 6. Czynniki przyśpieszające i opóźniające proces krzepnięcia. 7. Filogeneza układu hemostatycznego. 8. Grupy krwi rodzaje, metody oznaczania. 9. Dziedziczenie grup krwi. 10. Czynnik Rh. 11. Przykłady konfliktów serologicznych: - przetaczanie krwi niezgodnej grupowo; - konflikt płodowy. 12. Zastosowanie metod serologicznych do badań w medycynie sądowej. Ćwiczenie 15. SPRAWDZIAN Z ZAKRESU WIADOMOŚCI O ŚRODOWISKU WEWNĘTRZNYM USTROJU. ZALICZENIE ĆWICZEŃ.