Расширение зрачков

При проверке зрения врачи капают в глаза атропин, что вызывает расширение зрачка. Зрачки расширяются в темноте, при испуге, от боли. Как Вы полагаете, какие явления приводят к расширению зрачка в этих разных случаях?

Зрачок — это отверстие в радужной оболочке глаза. Диаметр зрачка изменяется под действием мускулатуры радужной оболочки, а именно двух гладких мышц: кольцевой и радиальной. Кольцевая мышца возбуждается волокнами парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (медиатор — ацетилхолин), а радиальная — симпатическими волокнами (медиатор — норадреналин). Обе гладкие мышцы обычно тонически напряжены, и диаметр зрачка определяется их взаимодействием. Расширение зрачка может быть вызвано либо расслаблением кольцевой мышцы, либо сокращением радиальной. Атропин блокирует действие ацетил- холина, что вызывает расслабление кольцевой мышцы. Адреналин, выделяющийся при сильных эмоциях, возбуждает радиальную мышцу. Этим объясняется расширение зрачка при испуге или от боли; в этих случаях механизм регуляции гуморальный. Напротив, расширение зрачка в сумерках обусловлено нервной регуляцией, работой соответствующей рефлекторной дуги.

Регуляция концентрации глюкозы в крови

Как регулируется концентрация глюкозы в крови животных?

В нервных клетках нет собственных запасов питательных веществ, поэтому даже кратковременное прекращение поступления к ним глюкозы (или кислорода) приводит к нарушению процессов жизнедеятельности клеток и даже к их гибели. Следовательно, поддержание нормального уровня глюкозы в крови является жизненно важным. При поступлении большого количества углеводов с пищей уровень глюкозы в крови повышается мало. Это связано с тем, что глюкоза, поступившая после всасывания в кишечнике в кровь, прежде всего поступает в печень, где избыток ее откладывается в виде гликогена. Если печень не справляется с этой задачей, то уровень глюкозы в крови несколько повышается и ее избыток выделяется через почки.
В промежутках между приемами пищи (особенно при длительном голодании) глюкоза в организм не поступает, но расход ее в клетках продолжается. И, тем не менее, уровень глюкозы в крови практически не понижается. Это объясняется двумя причинами: во-первых, из запасов гликогена в печени образуется глюкоза, которая поступает в кровь; во-вторых, при необходимости глюкоза синтезируется в печени заново из неуглеводных предшественников, в частности из белков (этот процесс называют глюконеогенезом). Мобилизация запасов гликогена может происходить очень быстро; для развития глюконеогенеза требуется несколько часов. Очевидно, для того чтобы была возможность регуляции уровня глюкозы, он должен как-то определяться, измеряться в организме (как и любой другой регулируемый параметр). По-видимому, клетки печени (гепатоциты) имеют собственные глюкозочувствительные рецепторы и в зависимости от их «показаний» либо создают запасы гликогена, либо, напротив, расходуют его. Работа гепатоцитов находится под контролем целого ряда гормонов, в первую очередь гормонов поджелудочной железы. Клетки поджелудочной железы имеют собственные рецепторы, измеряющие уровень глюкозы в крови. При избытке глюкозы бета-клетки поджелудочной железы усиливают синтез инсулина, при снижении уровня глюкозы альфа-клетки усиливают синтез глюкагона. Инсулин тормозит глюконеогенез и способствует образованию запасов гликогена в печени и мышцах, а также поглощению глюкозы жировой тканью. Функции глюкагона противоположны: под его воздействием происходит образование глюкозы из гликогена. Мобилизация гликогена и образование глюкозы происходят также под действием адреналина. Работа гормонального аппарата поджелудочной железы и надпочечников контролируется системой гипофиз — промежуточный мозг, где имеются собственные рецепторы, измеряющие уровень глюкозы в крови.

Реакции при кровопотерях

При больших потерях крови человек сильно бледнеет, учащенно дышит, ему хочется пить. Какими реакциями организма обусловлены эти симптомы? Являются ли эти реакции защитными? Почему? Какие еще реакции возникают при кровопотере?

Большие кровопотери ведут к уменьшению числа эритроцитов, ухудшению снабжения организма кислородом, потере жидкости. Это вызывает ряд защитных реакций организма. Так, повышение концентрации СО2 вызывает учащение дыхания. Снижение кровяного давления приводит к учащению сердцебиения, сокращению просветов сосудов кожи (бледность) и мышц, выбросу крови из депо. Общая вялость, сонливость также носят защитный характер, так как ведут к снижению энергозатрат. Ухудшение кровоснабжения мозга может привести к обмороку. При большой кровопотере начинается интенсивный гемопоэз (образование эритроцитов, лейкоцитов и других элементов крови). Реакции сердечно-сосудистой системы запускаются хеморецепторами и рецепторами давления.
Более сложен вопрос о возникновении жажды. По-видимому, отчасти возникновение жажды связано с тем, что при обезвоживании повышается осмотическое давление крови, что вызывает реакцию осморецепторов, расположенных в гипоталамусе. Кроме того, снижение кровоснабжения почек ведет к выделению ими вещества ангионина, которое, действуя на хеморецепторы гипоталамуса, тоже вызывает усиленное потребление воды.

Трехкамерное сердце

Если бы к Вам пришла лягушка за советом, стоит ли ей менять свое трехкамерное сердце на четырехкамерное или двухкамерное (убрав перегородку между предсердиями), что бы Вы ей посоветовали?

Лягушке надо посоветовать сохранить ее трехкамерное сердце. Двухкамерное сердце было бы невыгодно для лягушки по следующим причинам. При трехкамерном сердце кровь, несущая кислород от легких, попадает в левое предсердие. Венозная кровь от мышц, внутренних органов и т. д. поступает в правое предсердие (туда же поступает кровь от кожи). При одновременном сокращении предсердий кровь поступает в единственный желудочек лягушки, но мало смешивается в нем, так как желудочек содержит ряд перегородок и напоминает по своей структуре губку. В результате в правой половине желудочка оказывается смешанная кровь, довольно бедная кислородом, а в левой — богатая кислородом. Аналог аорты (артериальный конус) отходит от правой части желудочка. В конусе находится особый так называемый спиральный клапан. От начальной части конуса отходят сосуды, несущие кровь к легким и коже; потом отходят сосуды, идущие к телу и к конечностям; еще дальше отходят сосуды, несущие кровь к головному мозгу и органам чувств, расположенным на голове. Когда желудочек начинает сокращаться, давление в нем еще невелико, спиральный клапан открывает только отверстие сосуда, идущего к легким и коже, и туда начинает поступать кровь из правой половины желудочка, бедная кислородом. По мере сокращения желудочка давление в нем нарастает, и спиральный клапан открывает отверстие следующего сосуда; к телу и внутренним органам поступает кровь, более богатая кислородом. Наконец, когда давление еще повысится, откроются входы в сонные артерии, несущие кровь к голове. Туда будет поступать кровь, наиболее богатая кислородом, из левой части желудочка, максимально удаленной от артериального конуса. Эта кровь лишь в незначительной степени попадает в другие сосуды, которые еще раньше были наполнены предыдущими порциями крови.

Подробнее...

Ощущения при невесомости

Космонавтам, попавшим в условия невесомости, первое время (особенно при закрытых глазах) кажется, что они перевернулись вниз головой. Объясните это явление.

В условиях поля тяжести человек воспринимает свою ориентацию как «правильную» в результате работы целого ряда механорецепторов: отолитового аппарата, механорецепторов суставов и внутренних органов, которые воспринимают давление вышележащих тканей, механорецепторов кровеносных сосудов, которые растягиваются под действием веса крови. Показания всех этих рецепторов интегрируются в центральной нервной системе и дополнительно контролируются зрением. Если человек на Земле переворачивается вниз головой, отолиты отклоняются от обычного положения, давление на суставы исчезает, кровь перестает растягивать вены ног. Но ведь и в невесомости сила тяжести не действует на отолиты, исчезает давление на механорецепторы суставов, невесомая кровь перестает растягивать сосуды ног, они за счет упругости сжимаются, и больше крови приливает к голове (это же происходит и на Земле при повороте вниз головой). В результате у космонавта может возникнуть впечатление, что он перевернулся вниз головой, особенно при закрытых глазах, когда нельзя ориентироваться относительно приборов кабины.

Сокращение мышцы в ответ на электрический импульс

При раздражении смешанного нерва одиночным электрическим импульсом в одной точке мышца сокращается однократно, а при таком же раздражении в другой точке мышца сокращается дважды. Чем это можно объяснить?

Простейший вариант ответа: при раздражении одной точки смешанного нерва возбуждаются и моторные волокна, в результате чего возбуждение поступает к мышце первый раз, и чувствительные, по которым сигнал идет в спинной мозг, а оттуда по рефлекторной дуге вторично приходит к мышце. Этот ответ, однако, является недостаточным. Дело в том, что при искусственном раздражении нерва электрическим током возбуждение по моторным волокнам идет не только к мышце, но и в обратном направлении — в спинной мозг, к моторным нейронам, которые на некоторое время после поступления неявных импульсов становятся невозбудимыми. Осознание этой проблемы — как избавиться от мешающего влияния встречных импульсов — необходимо для верного решения задачи.

Подробнее...

Напряжение и расслабление мышц

Почему, если человек произвольно напрягает мышцу руки и в этот момент нанести удар по мышце в направлении, перпендикулярном ходу мышечных волокон, то мышца расслабится?

Процесс произвольного напряжения мышцы включает следующие этапы: сигнал из центральной нервной системы поступает в спинной мозг, от моторного нейрона спинного мозга импульсы идут к мышце, вызывая ее сокращение. Сокращение мышцы поддерживается за счет непрерывного потока импульсов из спинного мозга и образования мостиков между актиновыми и миозиновыми нитями в сокращенной мышце.
Первая причина расслабления такова. У позвоночных животных (в отличие от беспозвоночных) нерв, подходящий к мышце, может только возбудить ее; следовательно, для расслабления мышцы нужно, чтобы по нерву перестали поступать импульсы. Для этого надо затормозить ту нервную клетку, аксон которой идет к мышце. Значит, удар по мышце возбуждает какие-то рецепторы, сигнал от которых, поступая в спинной мозг, тормозит моторные нейроны. Рецепторами, которые при ударе по мышце тормозят мотонейроны, являются сухожильные рецепторы. Вторая причина расслабления состоит в том, что удар по мышце приводит к разрыву мостиков между актиновыми и миозиновыми нитями.

Функции гемоглобина

Известно, что концентрация гемоглобина в крови 150 г/л, а 1 г гемоглобина связывает 1,36 мл кислорода при насыщении. Сердечный выброс в покое составляет 5 л/мин (это означает, что через сердце перекачивается каждую минуту 5 л крови). Периферические ткани отнимают у оксигенированной крови 6 мл кислорода с каждых 100 мл крови. При нагрузке сердечный выброс возрастает до 30 л/мин.
1). Какое количество кислорода получают за минуту периферические ткани в покое и при нагрузке?
2). Объясните, с чем связано такое увеличение потребления кислорода периферическими тканями при нагрузке?
3). Рассчитайте молекулярную массу гемоглобина, исходя из того факта, что 1 молекула гемоглобина связывает 4 молекулы кислорода.

1) В покое: 5 л/мин крови отдадут 5000 мл / 100 мл × 6 мл = 300 мл кислорода. При нагрузке: 30000 мл / 100 мл × 6 мл = 1800 мл кислорода.
2) При нагрузке возрастают энергетические затраты клетки, значит, интенсивнее должно проходить окисление дыхательных субстратов, больше затрачивается кислорода как окислителя.
3) 22 400 мл газа в н.у. — 1 моль, значит, 1,36 мл кислорода — это 1,36 / 22400 =6,07 × 10-5 моль. Отсюда 1 г гемоглобина — это 6,07 / 4 × 10-5 = 1,52 × 10-5 моль, т. е. 100000 / 1,52 = 65789 — молекулярный вес гемоглобина.

Нормальные значения гемоглобина

Какая норма гемоглобина в крови у человека?

Измерение концентрации гемоглобина в крови является одним из наиболее выполняемых анализов крови. Результаты представляются в г/л (грамм на литр), г/дл (грамм на децилитр) или моль/л (моль на литр). 1 г/л гемоглобина примерно равен 0,06206 моль/л.

Нормальные показатели концентрации гемоглобина

Группа г/л г/дл моль/л
Мужчины 138 — 180 13,8 — 18,0 8.56 — 11.17
Женщины 121 — 151 12,1 — 15,1 7,51 — 9,37
Беременные 110 — 140 11 — 14 6,83 — 8,69
Новорожденные 145 — 225 14,5 — 22,5 9,00 — 13,96
Дети 111 — 160 11 — 16 6,83 — 9,93

Геморецепторы

Что такое геморецепторы?

Геморецепторы – то же, что и хеморецепторы. Это чувствительные клетки или их структуры, посредством которых организм воспринимает существенные для жизнедеятельности химические вещества.