Главная страница
qrcode

Ответы на экзаменационные задачи по Физиологии. 1 Известно, что ионные каналы мембраны возбудимой клетки регули руют амплитуду мембранных потенциалов. Экспериментально обнару жено, что яд тетродотоксин блокирует натриевые каналы мембраны возбудимой клетки


Название1 Известно, что ионные каналы мембраны возбудимой клетки регули руют амплитуду мембранных потенциалов. Экспериментально обнару жено, что яд тетродотоксин блокирует натриевые каналы мембраны возбудимой клетки
АнкорОтветы на экзаменационные задачи по Физиологии.doc
Дата17.02.2018
Размер0.66 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаОтветы на экзаменационные задачи по Физиологии.doc
ТипДокументы
#37560
страница7 из 12
Каталог
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12



99 При подготовке к серьезным соревнованиям спортсмены трениру­ются в условиях высокогорья (примерно 2—3 км над уровнем моря) в течение месяца и больше. Во время разминок, даже в теплое время года, спортсмены одевают утепленные костюмы (греют мышцы). Край­не редко бывают «нарушители», которые дополнительно используют фармакологический препарат, содержащий гормон для усиления физио­логического эффекта тренировок в горах.

Вопросы: 1. Что дают тренировки в условиях высокогорья? 2. Зачем надо разогревать мышцы? 3. О каком гормоне идет речь, и в чем его физиологическое значение? 4. Какой показатель крови может измениться при длительном пре­бывании в условиях высокогорья с отрицательным значением для организма?
1. Тренировки в горах повышают кислородную емкость крови за счет усиления эритропоэза, который стимулируется эритропоэтином. Продукция эритропоэтина усиливается при гипоксии почечной ткани. Гипоксия всех тканей, и почечной в том числе, развивается в результате изменения газообмена между альвеоляр­ным воздухом и кровью (снижение парциального давления О, и СО2 в альвеолярном воздухе при дыхании в условиях понижен­ного атмосферного давления).

2. Тепло, продуцируемое при сокращении скелетных мышц, уси­ливает диссоциацию оксигемоглобина для лучшего обеспече­ния мышц кислородом. Спортсмены стараются лучше и дольше сохранить тепло с помощью теплой одежды, чтобы улучшить оксигенацию мышц.

3. Речь идет о эритропоэтине, который усиливает эритропоэз в красном костном мозге для увеличения кислородной емкости легких.

4. Увеличение количества форменных элементов в крови, в данном случае увеличение содержания эритроцитов, повышает вязкость крови, что негативно сказывается на гемодинамике.

100 В эксперименте на животном исследовали роль афферентных во­локон блуждающего нерва в регуляции дыхания. Эксперимент состоял из нескольких этапов: а) регистрация пневмограммы животного до и после перерезки блуждающего нерва, несущего от механорецепторов легких информацию о степени растяжения альвеол и воздухоносных путей в отдел дыхательного центра, расположенный на уровне про­долговатого мозга; б) регистрация пневмограммы на фоне низкоча­стотной электростимуляции центрального отрезка перерезанного блуждающего нерва; в) регистрация пневмограммы на фоне высоко­частотной электростимуляции центрального отрезка перерезанного блуждающего нерва.

Вопросы: 1. Опишите, какие изменения наблюдались на пневмограммах на всех этапах эксперимента (а, б, в). 2. Объясните причины наблюдаемых изменений. 3. Какова роль блуждающего нерва в регуляции дыхания?
1. В первой части эксперимента (а) после перерезки блуждающего нерва дыхание стало более редким и глубоким. На втором этапе (б) резко увеличивается длительность вдоха. На третьем (в) — вдох прерывается с началом стимуляции.

2. Частота возбуждений, идущих по афферентным волокнам блуж­дающего нерва от механорецепторов легких, отражает параметры полученного результата, т.е. объем воздуха, поступающий в лег­кие в процессе вдоха. В эксперименте искусственно, с помощью электростимуляции центрального отрезка блуждающего нерва, моделировали высокую степень растяжения легких (большая ча­стота стимуляции) и слабое растяжение легких (низкая частота стимуляции). В первом случае вдох сразу прекращался, а во втором — растягивался на более длительное время, хотя необходи­мое количество воздуха уже поступило в легкие.

3. Афферентные волокна блуждающего нерва, несущие информа­цию от механорецепторов легких в центр вдоха и выдоха (про­долговатый мозг), принимают участие в механизме смены вдоха (торможение инспираторных нейронов) на выдох (активация экспираторных нейронов, так как они находятся в реципрокных отношениях с инспираторными нейронами). Этот механизм осо­бенно отчетливо выражен при глубоком дыхании.

101 На двух теплокровных животных сделали операции: а) у первого животного перевязали правый бронх и левую легочную артерию; б) у второго животного перевязали левый бронх и левую легочную артерию. Сразу после операции начали регистрацию пневмограммы, но первое животное очень быстро погибло, второе осталось живым.

Вопросы: 1. Почему погибло первое животное? 2. Нарушение каких этапов дыхания явилось причиной гибели жи­вотного? 3. Опишите и объясните изменения внешнего дыхания у животных.
1. Первое животное погибло от резкой гипоксии.

2. В правом легком было нарушение на первом этапе дыхания: через перевязанный правый бронх воздух не поступал в правое легкое. В левом легком из-за перевязки левой легочной артерии прекратился кровоток, поэтому второй этап дыхания — газооб­мен между альвеолярным воздухом и кровью— отсутствовал. Таким образом, ни через правое, ни через левое легкое организм не получал кислород и не удалял углекислый газ.

3. В первом эксперименте наблюдалось кратковременное судо­рожное дыхание, затем остановка дыхания. Это было вызвано резким сдвигом рН крови (накопление СО2) и снижением уров­ня кислорода, что привело к гипоксии мозга и быстрой гибели животного. Во втором эксперименте, для поддержания О2/СО2 в крови на оптимальном для метаболизма уровне, за счет са­морегуляции произошло компенсаторное увеличение глубины и частоты дыхания, так как левое легкое в дыхании не участвовало, а весь газообмен организма обеспечивался только правым легким.







102 Водолазы в скафандре могут длительное время работать на глубине 100 м и больше, но при подъеме на поверхность они должны соблюдать определенные правила. Одно из них: скорость подъема должна быть мед­ленной, иногда с промежуточным пребыванием в декомпрессионнои ка­мере, иначе у них может возникнуть кессонная болезнь. В то же время тренированные ныряльщики также могут без дыхательной аппаратуры погружаться на большую глубину и через несколько минут быстро выны­ривать, при этом у них не наблюдаются симптомы кессонной болезни.

Вопросы: 1. Какие явления в организме создают предпосылки к развитию кессонной болезни? 2. Почему важно сохранять определенный режим подъема на по­верхность? 3. Почему у ныряльщиков не возникает кессонная болезнь? 4. Какие механизмы саморегуляции после длительных тренировок повышают функциональные возможности человека для пребы­вания его на глубине относительно длительное время без дыха­тельной аппаратуры?
1. Водолаз при погружении под воду дышит воздухом, подаваемым с поверхности под большим давлением; при этом парциальное давление каждого газа в этом воздухе увеличено (погружение на каждые 10 м дает увеличение давления примерно на 1 атм). Чем больше давление газа, тем больше он растворяется в жидкости, в данном случае в крови и в других жидких средах организма. В крови появляется большое количество растворенных газов: кислорода, углекислого газа и азота.

2. При подъеме на поверхность давление падает и пропорциональ­но скорости подъема растворенные газы переходят в газообраз­ное состояние, что сопровождается появлением газовых пузырь­ков в крови. Особенно опасны пузырьки азота: инертный газ не вступает в химические соединения, в отличие от кислорода и углекислого газа, и его пузырьки могут закупорить кровеносные сосуды, что вызовет нарушение метаболизма в соответствующих тканях и органах, т.е. кессонную болезнь. При медленном подъ­еме на поверхность азот может постепенно выводиться из орга­низма без образования большого количества пузырьков, а кис­лород и углекислый газ будут вступать в химические соединения. Для профилактики кессонной болезни при подводных работах в дыхательной смеси азот заменяется на другой инертный газ, который обладает меньшей растворимостью, чем азот.

3. Ныряльщики находятся под водой в течение нескольких минут, перед нырянием они вдохнули воздух при нормальном атмос­ферном давлении, поэтому растворимость газов в крови увели­чилась. Таким образом, предпосылок для развития кессонной болезни нет.

4. Для увеличения срока пребывания под водой без дыхательной аппаратуры необходимы длительные тренировки, которые рас­ширяют функциональные возможности организма. Достигает­ся это за счет механизмов саморегуляции, которые позволяют увеличить кислородную емкость крови: выброс крови из депо, стимуляция эритропоэза, увеличение сродства гемоглобина к кислороду; кроме того, изменяется работа сердца.

103 Проведены исследования по изучению влияния на организм человека дыхания в замкнутом пространстве (мешок Дугласа). Проанализи­рованы два варианта: а) испытуемый совершает вдох и выдох через очень короткую трубку, соединенную со специальным мешком Дугласа, который заполнен атмосферным воздухом; одновременно регистриру­ется пневмограмма, содержание оксигемоглобина в крови и частота сердечных сокращений (исследование прекращается при возникновении одышки); б) испытуемый также дышит через короткую трубку, соеди­ненную с мешком Дугласа, но при этом выдыхаемый воздух проходит через поглотитель углекислого газа; также регистрируется пневмо­грамма, содержание оксигемоглобина и частота сердечных сокращений (исследование прекращается при возникновении одышки).

Вопросы: 1. Какое исследование продолжалось дольше — первое (а) или вто­рое (б)? 2. Какие изменения регистрируемых показателей наблюдаются в первом и втором варианте исследования и почему, и у какого испытуемого они раньше начнутся? 3. Изменения каких гомеостатических параметров в организме приводят к одышке?
1. Второе исследование (б) продолжалось дольше, так как испы­туемый вдыхал из мешка воздух с нормальным содержанием углекислого газа, в то время как в первом исследовании (а) со­держание СО2 быстро увеличивалось за счет поступающего вы­дыхаемого воздуха.

2. У первого испытуемого быстрее увеличивается частота и глубина дыхания, нарастает содержание оксигемоглобина (в начале ис­следования) и растет ЧСС. У второго испытуемого эти изменения будут выражены гораздо слабее и начнутся позже.

Для поддержания газового состава крови на оптимальном для метаболизма уровне включаются механизмы саморегуляции, ко­торые работают в нескольких направлениях:

— изменение внешнего дыхания (увеличение частоты и глуби­ны) за счет увеличения содержания СО, в организме, который гуморально стимулирует дыхание. В первом исследовании это происходит гораздо быстрее, так как испытуемый вдыхает воздух со все нарастающим содержанием СО2, а во втором этого не происходит.

Справка: на хеморецепторы дыхательного центра действует не углекислый газ, а ионы Н+, содержание которых увеличивает­ся в крови пропорционально концентрации СО2. Внешнее ды­хание зависит также от содержания кислорода в организме.

— увеличение кислородной емкости крови за счет выброса кро­ви в депо, что приводит, в частности, к повышению содержа­ния оксигемоглобина.

— увеличение частоты и силы сокращения сердца для повыше­ния скорости кровотока с целью более быстрого газообмена.

3. К одышке приводит гипоксия организма (тканей), которая вы­звана увеличением содержания углекислого газа (развитие аци­доза) и снижением уровня кислорода.

104 У двух собак под наркозом провели операцию по формированию пере­крестного кровообращения. После такой операции голова первой соба­ки получала кровь из туловища второй собаки, а голова второй — из туловища первой собаки. У первой собаки частично пережимали трахею и таким образом вызывали асфикцию, гипервентиляция развивалась у второй соба­ки. У первой собаки, несмотря на увеличение в артериальной крови напряжения двуокиси углерода и снижение напряжения кислорода, начиналась гиповентиляция.

Вопросы: 1. Как объяснить полученные изменения дыхания у эксперимен­тальных животных? 2. Какой механизм регуляции дыхания подтверждается этим экс­периментом? 3. Кто автор описанного эксперимента?
1. Пережатие трахеи у первой собаки вызывает гипоксию в ее ор­ганизме, т.е. снижение содержания кислорода и увеличение на­пряжения углекислого газа в крови. Эта кровь поступает в голову второй собаки и омывает структуры дыхательного центра, пневмотаксический отдел дыхательного центра стимулирует работу инспираторного отдела, что сопровождается гиперпноэ у второй собаки. Гиперпноэ приводит к повышению содержания кислоро­да и снижению уровня углекислого газа в крови второго живот­ного. Эта кровь омывает структуры дыхательного центра первой собаки и вызывает у нее апноэ.

2. В этом опыте впервые был доказан гуморальный механизм регу­ляции дыхания.

3. Автором данного эксперимента является итальянский физиолог Фридерик (1890).




105 У двух студентов одинакового возраста и телосложения после забе­га на 5000 м зарегистрированы показатели внешнего дыхания. У перво­го студента частота дыхания (ЧД) составила 40/мин, дыхательный объем (ДО) — 500мл. У второго студента ЧД составила 27/мин, а ДО — 1200мл. Объем мертвого пространства у обоих студентов ра­вен 150 мл, остаточный объем — 1000 мл, а резервный объем выдо­ха — 1500 мл.

Вопросы: 1. Почему при беге изменяются параметры внешнего дыхания? 2. Чему равны коэффициенты легочной вентиляции у студентов? 3. У кого более эффективное дыхание?
1. Увеличение физический нагрузки (бег) сопровождается стиму­ляцией интенсивности метаболизма, это требует повышенного кислородного обеспечения и выведения из организма избытка углекислого газа. Вот почему у обоих студентов наблюдается ги­первентиляция.

2. Коэффициент легочной вентиляции (КЛВ) равен отношению разности ДО и объема мертвого пространства к сумме остаточно­го объема и резервного объема выдоха. Таким образом, у перво­го студента КЛВ = (500 - 150) : (1000 + 1500) = 0,14; у второго студента КЛВ = (1200 - 150) : (1000 + 1500) = 0,42.

3. Более эффективно дыхание у второго студента.

106 При легком отравлении угарным газом человек почувствовал сла­бость, головокружение, сердцебиение.

Вопросы: 1. Каков механизм подобных явлений? 2. Как при этом изменяется кислородная емкость крови? 3. Как избавить пострадавшего от этих симптомов без лекарствен­ных препаратов?
1. Симптомы, появившиеся у пострадавшего при легком отравле­нии углекислым газом, вызваны нарастающей гипоксией, так как гемоглобин стал соединяться с угарным газом и перестал транспортировать кислород.

2. Сродство гемоглобина к угарному газу в 200 раз больше, чем к кислороду, поэтому кислородная емкость крови падает.

3. При легком отравлении достаточно вынести пострадавшего на свежий воздух.

107 При заболевании гриппом у человека происходят изменения параме­тров гомеостаза. Одной из первых меняется температура тела.

Вопросы: 1. Как изменится количество оксигемоглобина? 2. Как изменятся параметры внешнего дыхания? 3. Изменится ли кривая диссоциации оксигемоглобина?
1. Количество оксигемоглобина в крови падает, так как сродство Нb к кислороду при высокой температуре уменьшается.

2. Дыхание учащается.

3. Кривая диссоциации оксигемоглобина изменяется, так как срод­ство Нb к кислороду падает, увеличивается скорость диссоциа­ции.







108 Испытуемый сидит на стуле, т.е. находится в состоянии относительного покоя. В течение 5 минут он вдыхает атмосферный воздух и выдыхает в мешок Дугласа. После этого измеряют объем выдохнутого воздуха и с помощью газоанализатора определяют его газовый состав.

Известно, что в атмосферно воздухе содержится 20,96% О2 и 0,03% СО2. В выдыхаемом воздухе было обнаружено 17,5% О2 и 3,0% СО2. В течение 5 минут испытуемый выдохнул 30 л воздуха.

Допускаемые упрощения: Содержание О2 в атмосферном воздухе принять равным 21%, содержанием СО2 атмосферного воздуха пренебречь. Объем вдыхаемого воздуха принять равный объему выдыхаемого воздуха. Влияние температуры, давления и влажности окружающей среды на объемы содержащихся газов не учитывать.

Вопросы: 1. Рассчитайте энергозатраты испытуемого. 2. Как изменится: расход О2, выделение СО2 и величина ДК при физической нагрузке? 3. Как изменится энергозатраты при физической работе?
1. Так как в атмосферном воздухе содержится 21% О2, а в выдыхаемом воздухе – 17,5%, то из каждых 100 мл воздуха организмом поглощено 21-17,5=3,5 мл О2 и выделено 3,0 мл СО2. Затем рассчитывают потребление О2 за 1 минуту. Испытуемый за 5 минут выдохнул 30 л воздуха, следовательно, МЛД у него 6 л или 6000 мл. Составляем пропорцию: из 100 мл воздуха потребляется 3,5 мл О2, а из 6000 мл воздуха потребляется х. Находим х:х=6000*3,5:100=210 мл. Таким образом, за 1 минуту испытуемый поглощал 210 мл О2.

Определяем ДК:ДК = 3,0:3,5 = 0,857.

По ДК с помощью таблицы соответствия ДК и КЭК (Таблица 1) находят КЭК. Он составляет 4,876 ккал/л.

Находим расход энергии испытуемого за 1 минуту: 4,87*0,210=1,023 ккал,

За 1 час: 1,023*60=61,38 ккал,

При необходимости рассчитывают за сутки: 61,38*24=1473,12 ккал

2. При физической нагрузке расход О2 увеличивается, однако при интенсивной или продолжительной физической работы формируется кислородный долг, а недоокисленные продукты (молочная кислота) накапливаются, выделение СО

2 увеличивается, величина ДК станет 1, так как основным источником энергии является окисление углеводов.

3. Чем тяжелее физическая работа, тем больше энергозатраты. Это увеличение энергозатрат по сравнению с уровнем основного обмена является рабочей прибавкой. Величина рабочей прибавки пропорциональна тяжести физической нагрузке.

109 У испытуемого во время физической нагрузки методом непрямой калометрии определяют уровень энергозатрат. С помощью спирометаболографа зарегистрировали потребление О2. Известно, что ДК у испытуемого составляет 0,91.

Вопросы: 1. Определите по спирограмме №1 потребление О2 за 1 мин. 2. Рассчитайте энергозатраты испытуемого за 2 часа физической работы. 3. Перечислите методы калометрии. 4. Можно ли рассчитать энергозатраты по объему выделенного СО2? По какому показателю рассчитывать предпочтительнее: по объему поглощенного О2 или по объему выделенного СО2?
1. Расход О2 составил 0,4 л/мин. О2

2. По ДК по таблице находим соответствующий КЭК, который равен 4,936 ккал/л. Находим энергозатраты за ё минуту, для чего составляем пропорцию: окисление 1 л О2 высвобождает 4,936 ккал энергии, а окисление 0,4 л О2 дает х.

х=0,4*4,936=1,974 ккал/мин.

Энергозатраты за 1 час: 1,974*60=18,44 ккал

Энергозатраты испытуемого за 2 часа работы составят: 118,44*2=236,88 ккал.

3. Калориметрия бывает: прямая и непрямая. Непрямая калориметрия бывает с полным и неполным газовым анализом, методом открытой или закрытой систем.

4. По объему выделенного СО2 энергозатраты рассчитать можно, однако его выделение не всегда точно отражает уровень метаболизма, а также вследствие большей зависимости этого газа от факторов внешней среды (температуры, влажности, давления), предпочтительнее рассчитывать энергозатраты по объему поглощенного О2.

110 Молодой человек, имеющий смешанный характер питания, при со­отношении по массе белков, жиров и углеводов в его пищевом рационе 1:1:4, выполнил интенсивную физическую работу: в течение двух часов посадил в саду 10 яблоневых деревьев.

Вопросы: 1. Как изменятся энергозатраты данного человека при выполнении физической работы по сравнению с его уровнем энергозатрат в состоянии покоя? 2. Чему равен усредненный дыхательный коэффициент данного человека в состоянии покоя? Как дыхательный коэффициент из­менится: во время физической работы; сразу после физической работы; в течение первого часа после физической работы?
1. Энергозатраты при выполнении физической нагрузки повы­сятся на величину рабочей прибавки. КПД называется соотно­шение энергозатрат на совершение внешней работы к энергоза­тратам всей работы, выраженной в процентах. КПД организма изменяется в пределах от 16 до 25 %, в среднем составляет 20 %. При совершении физической работы значительные энергоза­траты осуществляются в связи с отдачей тепла в окружающую среду.

2. Дыхательный коэффициент при смешанном питании в состоя­нии покоя в среднем составляет 0,85—0,90. Во время физической работы дыхательный коэффициент повышается до 1 (основным источником энергии являются углеводы), сразу после физической работы дыхательный коэффициент резко повышается и может превысить 1, затем в течение первого часа после физиче­ской работы дыхательный коэффициент снижается до величин, меньших исходного уровня, после чего восстанавливается. Из-за кислородного долга, формирующегося во время физической ра­боты, недоокисленные продукты (молочная кислота) поступают в кровь и вытесняют углекислоту из бикарбонатов, присоединяя основания, поэтому сразу после физической работы СО, выде­ляется больше, чем образуется. В дальнейшем молочная кислота убывает из крови, высвобождая основания, которые связывают углекислую кислоту, вновь образуя бикарбонаты, что лежит в основе снижения величины дыхательного коэффициента в те­чение первого часа после работы.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

перейти в каталог файлов


связь с админом