Регуляция физиологических  процессов и функций  – это способность организма изменять интенсивность, скорость, направленность процессов жизнедеятельности в зависимости от состояния организма и состояния внешней среды. В организме человека существует два вида регуляции – нервная и гуморальная. Нервная регуляция осуществляется деятельностью нервной системы, а гуморальная (жидкостная) осуществляется за счет биологически активных веществ, например, гормонов. Биологически активные вещества вырабатываются в различных органах, в том числе в железах внутренней секреции, и поступают в кровь, лимфу, тканевую жидкость. Нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязаны и согласованы, благодаря чему осуществляется единая нейрогуморальная регуляция всех процессов и функций..

Физиологические адаптации ( от лат, adaptatio – приспособление) – это способность клеток, тканей, органов и организма адекватно и эффективно изменять процессы и функции в связи с изменениями состояния внешней и внутренней среды, что приводит к очень тонкому и точному подстраиванию всех физиологических процессов под сиюминутные нужды организма

Гомеостаз – это состояние организма, характеризующееся относительным постоянством химического состава и свойств внутренней среды, динамическим равновесием всех физиологических процессов и функций. Состояние гомеостаза – это непременное условие устойчивого существования организма человека. Гомеостаз поддерживается благодаря регулирующим механизмам организма (нервная и гуморальная регуляция).

Ритмичностьфизиологических  процессов. Процессы жизнедеятельности во времени периодически усиливаются или ослабляются под действием изменения различных внешних или внутренних факторов. Для человека характерны околосуточные, околонедельные, околомесячные, сезонные, годичные, многолетние биологические ритмы. Биологические ритмы человека сформировались в процессе эволюции как ответная реакция организма на состояние среды. Ритмы сохраняются даже в условиях, при которых искусственно нарушено ритмичное изменение природных факторов.

Рассмотренные физиологические свойства обеспечивают существование организма человека как целостной устойчивой биологической системы, способной противостоять разнообразным воздействиям внешней среды.

3.

4. Потенциал покоя, уравнение Нернста

Между внутренней и наружной поверхностями клеточной  мембраны всегда существует разность электрических потенциалов. Эта  разность потенциалов, измеренная в состоянии физиологического покоя клетки, называется потенциалом покоя.

Причиной возникновения  потенциалов клеток как в покое, так и при возбуждении является неравномерное распределение ионов  калия и натрия между содержимым клеток и окружающей средой.

Концентрация ионов калия внутри клеток в 20 - 40 раз превышает их содержание в окружающей клетку жидкости. Напротив, концентрация натрия в межклеточной жидкости в 10 - 20 раз выше, чем внутри клеток.

Такое неравномерное  распределение ионов обусловлено  активным переносом ионов - работой натрий-калиевого насоса.

Как было установлено, возникновение потенциала покоя  обусловлено, в основном, наличием концентрационного  градиента ионов калия и неодинаковой проницаемостью клеточных мембран  для различных ионов.

Согласно теории Ходжкина, Хаксли, Катца, клеточная мембрана в состоянии покоя проницаема, в основном, только для ионов калия.

Ионы калия  диффундируют по концентрационному  градиенту через клеточную мембрану в окружающую жидкость; анионы не могут  проникать через мембрану и остаются на ее внутренней стороне.

Так как ионы калия имеют положительный заряд, а анионы, остающиеся на внутренней поверхности мембраны, - отрицательный, то внешняя поверхность мембраны при этом заряжается положительно, а внутренняя - отрицательно.

Понятно, что  диффузия продолжается только до того момента, пока не установится равновесие между силами, возникающего электрического поля и силами диффузии.

Если принять, что потенциал покоя определяется диффузией только ионов калия  из цитоплазмы наружу, то его величина E может быть найдена из уравнения Нернста:

мембранный потенциал  клетка электродиффузия

где [K]_i и [K]_e - активность ионов калия внутри и снаружи клетки; F - число Фародея;T - абсолютная температура; E - изменение потенциала; R - газовая константа.

5. Потенциа́л де́йствия — волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки в процессе передачи нервного сигнала. По сути своей представляет электрический разряд — быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки (нейрона, мышечного волокна или железистой клетки), в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны, тогда как его внутренняя поверхность становится положительно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны. Потенциал действия является физической основой нервного или мышечного импульса, играющего сигнальную (регуляторную) роль.

Рис. 1. Схема распределения зарядов по разные стороны мембраны возбудимой клетки в спокойном состоянии (A) и при возникновении потенциала действия (B) (см. объяснения в тексте).

Потенциалы действия могут различаться по своим параметрам в зависимости от типа клетки и  даже на различных участках мембраны одной и той же клетки. Наиболее характерный пример различий: потенциал действия сердечной мышцы и потенциал действия большинства нейронов. Тем не менее, в основе любого потенциала действия лежат следующие явления:

1. Мембрана живой клетки поляризована — её внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к внешней благодаря тому, что в растворе возле её внешней поверхности находится бо́льшее количество положительно заряженных частиц (катионов), а возле внутренней поверхности — бо́льшее количество отрицательно заряженных частиц (анионов).
2. Мембрана обладает избирательной проницаемостью — её проницаемость для различных частиц (атомов или молекул) зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств.
3. Мембрана возбудимой клетки способна быстро менять свою проницаемостъ для определённого вида катионов, вызывая переход положительного заряда с внешней стороны на внутреннюю (Рис.1).

Первые два  свойства характерны для всех живых клеток. Третье же является особенностью клеток возбудимых тканей и причиной, по которой их мембраны способны генерировать и проводить потенциалы действия.

Фазы потенциала действия

1. Предспайк — процесс медленной деполяризации мембраны до критического уровня деполяризации (местное возбуждение, локальный ответ).
2. Пиковый потенциал, или спайк, состоящий из восходящей части (деполяризация мембраны) и нисходящей части (реполяризация мембраны).
3. Отрицательный следовой потенциал — от критического уровня деполяризации до исходного уровня поляризации мембраны (следовая деполяризация).
4. Положительный следовой потенциал — увеличение мембранного потенциала и постепенное возвращение его к исходной величине (следовая гиперполяризация).

6. Законы раздражения

Любой агент, повышающий натриевую проницаемость мембраны, является раздражителем возбудимой ткани. Раздражителями нервных и  мышечных волокон могут быть: электрический ток, механические воздействия (щипок, удар, разрез), резкое охлаждение или согревание, различные кислоты, щелочи, концентрированные растворы солей и т. д.

Среди всех указанных  раздражителей электрический ток  занимает особое место, так как, во-первых, он может быть легко и точно дозирован по силе, длительности и крутизне нарастания, а во-вторых, он не повреждает живую ткань и его действие быстро и полностью обратимо при тех его силах, которые достаточны для вызова возбуждения. Изучение действия электрического раздражения на возбудимые ткани представляет большой интерес для физиологии, потому что проведение возбуждения в нервах и мышцах осуществляется с помощью локальных электрических токов, возникающих между возбужденным и покоящимся участком ткани.

В лабораторных условиях и при проведении некоторых  клинических исследований для раздражения  нервов и мышц применяют электрические  стимулы различной формы: прямоугольной, синусоидальной, линейно и экспоненциально  нарастающей, индукционные удары, конденсаторные разряды и т. п.

Механизм раздражающего  действия тока при всех видах стимулов в принципе одинаков, однако в наиболее отчетливой форме он выявляется при  использовании постоянного тока прямоугольной формы.  
Для того чтобы раздражитель вызвал возбуждение, он должен иметь достаточную силу, длительность и крутизну нарастания.  
 
Порог раздражения  
 
Та наименьшая сила раздражителя, которая необходима для возникновения потенциала действия в возбудимой ткани, называется порогом раздражения. Стимулы, сила которых ниже пороговой величины, называются подпороговыми, а более сильные, чем пороговые,- сверхпороговыми.

При использовании  в качестве раздражителя электрического тока порог выражается в единицах силы тока или напряжения. Абсолютная величина порога зависит от свойств и физиологического состояния ткани, а также от способа нанесения раздражения.

Существует два  способа подведения электрического тока к ткани: внеклеточный и внутриклеточный. Первый состоит в том, что оба  электрода располагают на поверхности  раздражаемой ткани. Ток входит в ткань в области анода и выходит в области катода. Недостаток этого метода заключается в значительном ветвлении тока: только часть его проходит через мембраны клеток, часть же ответвляется в межклеточные щели. Вследствие этого при раздражении приходится применять значительно большую силу тока, чем это в действительности необходимо для возникновения возбуждения.