Co je to podrážděnost? Dráždivost a pohyb buněk Co je to dráždivost v biologii.
Schopnost těla reagovat na změny podmínek prostředí. Rostliny reagují na: světlo, gravitaci, intenzitu světla. Směr růstu a umístění čepele listu ke světlu je heloitropismus nebo fototropismus, při poklesu hladiny světla - zvýšení počtu chloroplastů, směr růstu kořene přesně ke středu Země je geotropismus (reakce na gravitace Živočichové reagují na všechny fyzikální faktory a chemické (pachy nebo obsah různých látek ve vodě (obyvatelé vodního prostředí). U rostlin se pohyby uskutečňují pouze kolem své osy, živočichové reagují pohybem Pohyby u živočichů se nazývají taxi. : pokud je podnět pozitivní (teplo, jídlo atd.) pohybují se směrem k podnětu - pozitivní taxíky, pokud je faktor nebezpečný, vzdalují se od něj - negativní taxíky.
Dráždivost u jednobuněčných organismů. Taxíky.
Nejjednodušší formy dráždivosti jsou pozorovány u mikroorganismů (bakterie, jednobuněčné houby, řasy, prvoci).
Dráždivost u mnohobuněčných rostlin. Tropismy. Mnohobuněčné rostliny sice nemají smyslové orgány ani nervový systém, přesto jasně vykazují různé formy dráždivosti. Zahrnují změnu směru růstu rostliny nebo jejích orgánů (kořen, stonek, listy). Takové projevy dráždivosti u mnohobuněčných rostlin se nazývají tropismy.
Stonek a listy vykazují pozitivní fototropismus a rostou směrem ke světlu, zatímco kořen vykazuje negativní fototropismus. Rostliny reagují na gravitační pole Země. Dávejte pozor na stromy rostoucí podél úbočí hory. Přestože má povrch půdy sklon, stromy rostou svisle. Reakce rostlin na gravitaci se nazývá geotropismus. Kořen, který vzejde z klíčícího semene, směřuje vždy dolů k zemi – pozitivní geotropismus. Výhonek s listy vyvíjejícími se ze semene je vždy směřován od země nahoru - negativní geotropismus.
Dráždivost u mnohobuněčných živočichů. Reflexy. V důsledku vývoje nervové soustavy, smyslových orgánů a orgánů pohybu u mnohobuněčných živočichů se formy dráždivosti stávají složitějšími a závisí na úzké souhře těchto orgánů.
Ve své nejjednodušší formě se takové podráždění vyskytuje u koelenterátů. Pokud do sladkovodní hydry píchnete jehlou, stáhne se do koule. Vnější podráždění vnímá citlivá buňka. Vzruch, který v něm vzniká, se přenáší do nervové buňky. Nervová buňka přenáší vzruch na kožní svalovou buňku, která na podráždění reaguje stažením. Tento proces se nazývá reflex (odraz).
Všechna zvířata reagují na vnější prostředí, tedy na informace o něm: jak při hledání potravy a jedinců druhého pohlaví, tak při vyhýbání se predátorům. Většinu informací přijímají prostřednictvím specializovaných smyslových orgánů, pomocí receptorů pro sluch, zrak, chuť, čich a hmat. Kromě toho existují také vnitřní receptory. Podrážděnost se projevuje ve formě schopnosti reagovat na informace o elektromechanické (světlo) a tepelné (teplo-chlad, magnetické a elektrické vlastnosti předmětu) energii, mechanických silách (zvuk, síla, vibrace, gravitace atd.) a chemické látky (chuť, vlhkost, vůně).
Jednobuněčné organismy jsou již citlivé na světlo a vývoj očí začíná u mnohobuněčných organismů - nejprve světlými skvrnami, poté fasetami u hmyzu a nakonec jednou čočkou (čočkou) u obratlovců. Včely, ryby, chobotnice se orientují v rovině polarizovaného světla.
Obličejové důlky chřestýšů vnímají infračervené záření.
Ryby mají elektroreceptory, které produkují výboje a vnímají informace ve vodním prostředí (elektrické ryby, např. úhoři, žraloci).
Netopýři se navigují pomocí vysokofrekvenčních zvukových impulsů. Totéž se děje u rejsků a ptáků...
Pojem podrážděnost. Mikroorganismy, rostliny a živočichové reagují na nejrůznější vlivy prostředí: mechanické vlivy (propíchnutí, tlak, náraz atd.), změny teploty, intenzita a směr světelných paprsků, zvuk, elektrická stimulace, změny chemického složení vzduchu , voda nebo půda atd. To vede k určitým výkyvům v těle mezi stabilním a nestabilním stavem. Živé organismy jsou schopny, jak se vyvíjejí, tyto stavy analyzovat a odpovídajícím způsobem na ně reagovat. Podobné vlastnosti všech organismů se nazývají dráždivost a vzrušivost.
Podrážděnost je schopnost těla reagovat na vnější nebo vnitřní vlivy.
Dráždivost vznikla v živých organismech jako adaptace, která poskytuje lepší metabolismus a ochranu před účinky podmínek prostředí.
Vzrušivost je schopnost živých organismů vnímat účinky podnětů a reagovat na ně excitační reakcí.
Vlivy prostředí ovlivňují stav buňky a jejích organel, tkání, orgánů a těla jako celku. Tělo na to reaguje patřičnými reakcemi.
Nejjednodušší projev podrážděnosti je hnutí. Je typický i pro ty nejjednodušší organismy. To lze pozorovat při experimentu na amébě pod mikroskopem. Pokud jsou vedle améby umístěny malé hrudky jídla nebo krystalky cukru, začne se aktivně pohybovat směrem k živin. Pomocí pseudopodů améba obalí hrudku a vtáhne ji dovnitř buňky. Okamžitě se tam vytvoří trávicí vakuola, ve které se tráví potrava.
Jak se stavba těla stává složitější, metabolismus i projevy podrážděnosti se stávají složitějšími. Jednobuněčné organismy a rostliny nemají speciální orgány, které by zajišťovaly vnímání a přenos podráždění přicházejících z prostředí. Mnohobuněční živočichové mají smyslové orgány a nervový systém, díky nimž vnímají podráždění a reakce na ně dosahují velké přesnosti a účelnosti.
Dráždivost u jednobuněčných organismů. Taxíky.
Nejjednodušší formy dráždivosti jsou pozorovány u mikroorganismů (bakterie, jednobuněčné houby, řasy, prvoci).
V příkladu s amébou jsme pozorovali pohyb améby směrem k podnětu (jídlu). Tato motorická reakce jednobuněčných organismů v reakci na podráždění z vnějšího prostředí se nazývá taxíky. Taxis vzniká chemickým podrážděním, proto se mu také říká chemotaxe(obr. 51).
Rýže. 51. Chemotaxe u nálevníků
Taxíky mohou být pozitivní i negativní. Umístíme zkumavku s kulturou nálevníků do uzavřené kartonové krabice s jediným otvorem umístěným naproti střední části zkumavky a vystavíme ji světlu.
Po několika hodinách se všichni nálevníci soustředí v osvětlené části zkumavky. To je pozitivní fototaxe.
Taxíky jsou charakteristické pro mnohobuněčné živočichy. Například krevní leukocyty vykazují pozitivní chemotaxi vůči látkám vylučovaným bakteriemi, koncentrují se v místech, kde se tyto bakterie hromadí, zachycují je a tráví.
Dráždivost u mnohobuněčných rostlin. Tropismy. Mnohobuněčné rostliny sice nemají smyslové orgány ani nervový systém, přesto jasně vykazují různé formy dráždivosti. Zahrnují změnu směru růstu rostliny nebo jejích orgánů (kořen, stonek, listy). Takové projevy dráždivosti u mnohobuněčných rostlin se nazývají tropismy.
Stonek s listy show pozitivní fototropismus a růst směrem ke světlu a kořenu - negativní fototropismus(obr. 52). Rostliny reagují na gravitační pole Země. Dávejte pozor na stromy rostoucí podél úbočí hory. Přestože má povrch půdy sklon, stromy rostou svisle. Reakce rostlin na gravitaci se nazývá geotropismus(obr. 53). Kořen, který vzejde z klíčícího semene, směřuje vždy dolů k zemi - pozitivní geotropismus. Výhonek s listy vyvíjejícími se ze semene je vždy směřován nahoru od země - negativní geotropismus.
Tropismy jsou velmi rozmanité a hrají velkou roli v životě rostlin. Jsou jasně vyjádřeny ve směru růstu u různých popínavých a popínavých rostlin, jako jsou hrozny a chmel.
Rýže. 52. Fototropismus
Rýže. 53. Geotropismus: 1 – květináč s přímo rostoucími sazenicemi ředkve; 2 – květináč umístěný na boku a uchovávaný ve tmě, aby se eliminoval fototropismus; 3 – sazenice v květináči jsou ohnuté v opačném směru, než je působení gravitace (stonky mají negativní geotropismus)
Kromě tropismů vykazují rostliny další typy pohybů - Nastia. Od tropismů se liší nepřítomností specifické orientace na podnět, který je způsobil. Pokud se například dotknete listů stydlivé mimózy, rychle se podélně složí a spadnou dolů. Po nějaké době se listy vrátí do své předchozí polohy (obr. 54).
Rýže. 54. Nastia u plaché mimózy: 1 – v normálním stavu; 2 - při podráždění
Květy mnoha rostlin reagují na světlo a vlhkost. Například květy tulipánu se otevírají na světle a zavírají ve tmě. Květenství pampelišky se za oblačného počasí uzavírá a za jasného počasí otevírá.
Dráždivost u mnohobuněčných živočichů. Reflexy. V důsledku vývoje nervové soustavy, smyslových orgánů a orgánů pohybu u mnohobuněčných živočichů se formy dráždivosti stávají složitějšími a závisí na úzké souhře těchto orgánů.
Ve své nejjednodušší formě se takové podráždění vyskytuje u koelenterátů. Pokud do sladkovodní hydry píchnete jehlou, stáhne se do koule. Vnější podráždění vnímá citlivá buňka. Vzruch, který v něm vzniká, se přenáší do nervové buňky. Nervová buňka přenáší vzruch na kožní svalovou buňku, která na podráždění reaguje stažením. Tento proces se nazývá reflex (odraz).
Reflex- Jedná se o reakci těla na podráždění prováděné nervovým systémem.
Podrážděnost- to je vlastnost všeho živého reagovat na vnější vlivy změnou struktury a funkcí. Všechny buňky a tkáně jsou dráždivé.
Dráždivé látky– to jsou faktory prostředí, které mohou vyvolat odezvu v živé formaci.
Podráždění- Toto je proces vystavení dráždivé látky tělu. V procesu evoluce se vytvořily tkáně, které mají vysokou úroveň dráždivosti a aktivně se podílejí na adaptačních reakcích. Říká se jim excitabilní tkáně. Patří mezi ně nervová, svalová a žlázová tkáň.
Vzrušivost– to je schopnost vysoce organizovaných tkání (nervové, svalové, žlázové) reagovat na podráždění změnou fyziologických vlastností a generováním excitačního procesu. Nejvyšší dráždivost má nervový systém, dále svalová tkáň a nakonec žlázové buňky.
Podněty mohou být vnější a vnitřní. Vnější se dělí na:
fyzikální (mechanická, tepelná, radiační, zvuková stimulace)
chemikálie (kyseliny, zásady, jedy, léčivé látky)
biologické (viry, různé mikroorganismy)
Mezi vnitřní podněty patří látky tvořící se v těle samotném (hormony, biologicky aktivní látky).
Podle biologického významu se podněty dělí na adekvátní a neadekvátní. Mezi adekvátní podněty patří ty, které působí v přirozených podmínkách na vzrušivé systémy, například: světlo pro zrakový orgán; zvuk pro sluchový orgán; čich pro čich.
Nedostatečný čas. Aby neadekvátní reakce vyvolala vzrušení, musí být mnohonásobně silnější než adekvátní odezva pro vnímací aparát. Excitace je soubor fyzikálních a chemických procesů ve tkáni.
7. Klidový potenciál, akční potenciál. Místní odezva.
Odpočinkový potenciál.
Když je článek nebo vlákno v klidu, jeho vnitřní potenciál (membránový potenciál) se pohybuje od -50 do -90 milivoltů a je konvenčně nastaven na nulu. Přítomnost tohoto potenciálu je způsobena nerovnoměrností koncentrací iontů Na +, K +, Cl -, Ca 2+ uvnitř a vně buňky a také rozdílnou permeabilitou membrán pro tyto ionty. Uvnitř buňky je 30-50krát více draslíku než venku. Zároveň je propustnost membrány nevybuzené buňky pro ionty draslíku 25krát vyšší než pro ionty sodíku. Proto draslík odchází z buňky ven. V této době anionty cytoplazmy buňky, zejména vnější anionty, procházejí membránou hůře a koncentrují se na jejím povrchu, čímž vytvářejí potenciál „―“. Draselné ionty uvolněné z článku jsou drženy na vnějším povrchu membrány elektrostatickým opačným nábojem.
Tento potenciálový rozdíl se nazývá membránový potenciál nebo klidový potenciál. Časem by v takové situaci mohla většina draselných iontů buňku opustit a rozdíl v jejich koncentracích venku a uvnitř by se vyrovnal, ale to se nestane, protože v buňce je sodno-draselná pumpa. Díky tomu draslík proudí zpět z tkáňového moku do buňky a ionty sodíku se uvolňují proti koncentračnímu gradientu (a mimo buňku je více sodíku)
Akční potenciál
Pokud je změnou postiženo nervové nebo svalové vlákno, pak se okamžitě změní propustnost membrány. U sodíkových iontů se zvyšuje, protože koncentrace sodíku v tkáňovém moku je vyšší, ionty spěchají do kyseliny a snižují membránový potenciál na nulu. Po nějakou dobu se objeví potenciálový rozdíl s opačným znaménkem (převrácení potenciálu membrány).
a) fáze depolarizace
b) fáze repolarizace
c) fáze repolarizace stop (potenciál)
Změna permeability membrány na Na+ netrvá dlouho. U K+ se začíná zvyšovat a u Na+ klesá. To odpovídá fázi repolarizace. Sestupná část křivky odpovídá stopovému potenciálu a odráží regenerační procesy, ke kterým dochází po podráždění.
Amplituda a povaha dočasných změn v akčním potenciálu (AP) závisí jen málo na síle působení. Je důležité, aby tato síla měla určitou kritickou hodnotu, která se nazývá podráždění nebo reobáze. Po vzniku v místě podráždění se akční potenciál šíří podél nervového nebo svalového vlákna bez změny jeho amplitudy. Přítomnost prahu podráždění a nezávislost amplitudy akčního potenciálu na síle podnětu se nazývá „vše“ nebo „žádný“ zákon. Kromě síly podráždění je důležitá i doba jeho působení. Příliš krátká doba působení nevede k vzrušení. Je obtížné metodicky určit. Proto výzkumník Lapin zavedl termín „chronopsie“. Toto je minimální doba potřebná k vyvolání excitace tkáně silou rovnou dvěma reobázím.
Výskytu akčního potenciálu předchází v místě stimulace svalu nebo nervu, který je aktivní při prahových změnách membránového potenciálu. Objevují se ve formuláři místní(místní) odpověď.
Místní odezva se vyznačuje:
závislost na síle podráždění
postupné zvyšování velikosti odezvy.
nepropagace podél nervového vlákna.
První známky lokální reakce jsou detekovány, když jsou stimuly 50-70 % prahové hodnoty. Místní odezva, stejně jako akční potenciál, je způsobena zvýšením permeability sodíku. Toto zvýšení však nebylo dostatečné pro spuštění akčního potenciálu.
Akční potenciál nastává, když depolarizace membrány dosáhne kritické úrovně. Důležitá je ale místní odezva. Připravuje tkáň na následné expozice.
Vedení vzruchu podél nervových a svalových vláken. Fázový charakter změn dráždivosti nervových vláken.
Vedení buzení
Vzruch se šíří podél nervových a svalových vláken v důsledku tvorby akčních potenciálů a lokálních elektrických proudů v nich. Vznikne-li v některé části nervového vlákna působením akce akční potenciál, bude membrána v této části nabita „+“. Přilehlá nevybuzená oblast je „―“.
Vzniká lokální proud, který depolarizuje membránu a podporuje vznik akčního potenciálu v této oblasti. Že. vzruch se šíří podél vlákna.
V přirozených podmínkách se buzení šíří podél vlákna ve formě přerušovaných pulzů o určité frekvenci. To je způsobeno tím, že po každém impulsu se nervové vlákno stane na krátkou dobu neexcitabilním. Změny excitability se studují pomocí 2 podnětů působících v určitém intervalu.
Byly stanoveny následující změny excitability.
Výkres Během lokální reakce se zvyšuje excitabilita. Během depolarizační fáze je zaznamenána úplná neexcitabilita nervu. Jedná se o tzv. absolutní refrakterní fázi. Doba trvání této fáze u nervových vláken je 0,2-0,4 ml, u svalů 2,5-4 ml. Následuje fáze relativní refrakternosti. Odpovídá fázi repolarizace.
Nervová a svalová vlákna reagují vzrušením na silné podráždění. Fáze trvá déle než fáze relativního lomu. a je 1,2 ml.
Ve stejné tkáni se doba trvání refrakternosti liší, zejména při funkčních poruchách NS nebo v průběhu onemocnění.
Během fáze stopového potenciálu se rozvíjí fáze exaltace neboli nadpřirozená fáze, tj. dochází k silné reakci na akce jakéhokoli druhu. Trvá 12-30 milisekund v nervových vláknech, 50 milisekund nebo více ve svalech.
společná všem živým organismům je nejjednodušší, základní vlastnost reagovat na vnější vlivy excitací, tedy přiměřenou strukturální a funkční změnou metabolismu. V rámci biologické reflexe je R. její původní, historicky první podobou. R. se kvalitativně liší od reaktivní schopnosti charakteristické pro anorganická tělesa především aktivitou odrazu, selektivitou a účelností. R. plní orientační funkci a pomáhá tělu adaptovat se na neustále se měnící vnější podmínky prostředí. Díky R. tělo tíhne k blahodárným vlivům a vyhýbá se škodlivým. Proces evoluce R. postupuje od jednoduché formy (taxis), charakteristické pro prvoky a nižší rostliny, ke komplexním formám (tropismy, nastie) u vyšších rostlin. Pochopení historické podstaty R. nám umožňuje navázat kontinuitu ve vývoji forem reflexe mezi anorganickým a organickým světem, tedy interpretovat R. jako předpsychickou formu reflexe, a tím s konkrétním vědeckým pohledem. doložit marxisticko-leninskou tezi, že v samotném základu hmoty tkví určitá vlastnost podobná senzaci. To je epistemologický význam R.ovy studie.
Podrážděnost je obecná biologická schopnost buněk a organismů reagovat (reagovat) na vliv faktorů prostředí. Nejdůležitějším prvkem v procesu dráždivosti jsou receptory. Receptorové buňky se nazývají biologické senzory nebo převodníky, protože přeměňují energii tlaku, světla, chemických a dalších faktorů na elektrické impulsy. Rostliny mají receptory, které nejsou tak diferencované jako zvířata. Jsou to ektodesmy, škrobové statolity, citlivé vlasy atd.
Hlavními formami projevu dráždivosti v organismech jsou různé typy motorických reakcí, které provádí celý organismus nebo jeho jednotlivé části. Nejběžnější motorické reakce živých organismů na změny podmínek prostředí jsou taxíky a u rostlin (kromě taxíků) - tropismy, nastie, nutace a autonomní pohyby.
Taxíky jsou pohyb organismu, projevující se jeho prostorovým pohybem vzhledem k podnětu (améba, řasnatka). Pokud se pohyb organismu provádí ve směru působícího faktoru, pak se takové taxíky nazývají pozitivní; a negativní, když k pohybu dojde v opačném směru.
Taxíky jsou klasifikovány v závislosti na typu podnětu. Reakce na akci: světlo - fototaxe, chemické sloučeniny - chemotaxe, teplota - termotaxe. Příkladem pozitivní fototaxe je orientovaný pohyb bičíkatých jednobuněčných řas (Chlamydomonas) do zóny optimálního osvětlení v akváriu nebo jezírku, vhodná orientace chloroplastů v buňkách mezofylu listu; chemotaxe - hromadění bakteriálních buněk v blízkosti mrtvé řasnaté buňky, pohyb leukocytů směrem k bakterii atd.
Tropismy jsou motorickou reakcí rostlinných orgánů a částí na jednostranný vliv faktoru prostředí (světlo, gravitace, voda, chemikálie atd.).
V závislosti na rostlinném organismu mohou být tropismy pozitivní, když se v důsledku nerovnoměrného růstu orgán nebo část rostliny ohýbá směrem k aktivnímu faktoru, a negativní, když růstové procesy způsobují odchylky orgánu v opačném směru. U rostlin se nejlépe projevuje geotropismus – reakce jeho jednotlivých orgánů na jednostranný vliv gravitační síly.
Existují tři typy geotropismu: pozitivní – když orgán roste svisle dolů, negativní – když je směr pohybu opačný, a příčný neboli diageotropismus, kdy se orgán snaží zaujmout vodorovnou polohu. Hlavní kořeny mají zpravidla pozitivní geotropismus; větve I. řádu dřevin, řapíky mnoha listů - negativní; mnoho oddenků, postranní kořeny - příčné.
Fototropismy jsou růstové pohyby rostlin v reakci na jednostranné vystavení světlu. Při jednostranné expozici světlu (na mýtině, v blízkosti budov, v místnosti apod.) se zvláště zřetelně projevuje fototropismus jednotlivých výhonů nebo i celé nadzemní části. Rostliny jako by přitahovaly světlo (rostliny na parapetu, květenství slunečnice, listy na výhonech).
Na rostoucí orgány mohou mít jednostranný vliv i další fyzikální a chemické faktory. Podle toho se také rozlišují chemotropismy, hydrotropismy, termotropismy, magnetotropismy (tj. klasifikace tropismů závisí na zdroji podráždění).
Nasťa. Nastické pohyby zahrnují pohyby, které jsou reakcí orgánů nebo částí rostlin na působení podnětů, které nemají konkrétní směr, ale působí difúzně a rovnoměrně z různých směrů. Proto nelze stanovit žádný jednostranný faktor reakce motoru.
Epinastie - když se orgán (obvykle list) ohýbá směrem dolů. To může být způsobeno zrychleným růstem nebo turgorovým protažením horní strany řapíku (opadání listů mimózy, vikve, bílé akácie).
Hyponastie - ohnutí orgánu v důsledku zrychleného růstu nebo natažení buněk na spodní straně řapíku a centrální žilky (zvedání čepelí listů v noci u quinoy, tabáku).
Nyktinastie jsou motorické reakce způsobené nástupem tmy, tzv. spánkem u rostlin (zavírání květů, snižování květenství mrkve na noc).
Fotonastie - otevírání okvětních plátků při zvýšení osvětlení (čekanka, pampeliška, květenství brambor).
Thermonastie - otevírání okvětních lístků při zvýšení teploty (tulipán, podběl, zahradní mák).
Seismonastie je pohyb rostlinných orgánů, které jsou reakcí na otřes nebo šok (mimóza, šťovík, čistec).
Nutations. Nutace jsou chápány jako schopnost rostlin provádět kruhové nebo kyvadlové pohyby v důsledku periodicky se opakujících změn hodnot tlaku turgoru a intenzity růstu protilehlých stran určitého orgánu. Nejlépe se to projevuje na vrcholcích a úponcích popínavých rostlin. U popínavých rostlin vrcholek během růstu dělá stejnoměrné nutační pohyby a při kontaktu s podpěrou se kolem něj začne omotávat (chmel, dýně, hrách, fazole).