Введение в физиологию

Общая цель курса состоит в получении базовых знаний о молекулярно-клеточных процессах, которые лежат в основе деятельности органов, а также принципах их регуляции, позволяющих объединить функции отдельных органов в единый комплекс процессов, необходимых для жизни человека.

Курс рассчитан на 10 недель, в каждую из которых укладывается четыре занятия по два часа. Таким образом, недельная нагрузка составляет 8 часов. Это время необходимо для знакомства с базовой терминологией, просмотра презентаций, прослушивания видеолекций, работы с проверочными тестами.

Курс построен на принципе передачи педагогического опыта преподавателей СПбГУ через использование современных инновационных технологий, в которые входят видеолекции, сопровождаемые текстами, объяснениями, ссылками, а также задания, тесты и получение ответной реакции от авторов курса. В конце курса слушатель должен овладеть базовой терминологией, пониманием основ функций клеток, лежащих в основе деятельности органов, базовыми принципами управления функциями органов. Для получения сертификата необходимо выполнить все задания, тесты и написать финальный экзамен.

Учебники:

1. Начала физиологии / Под. ред, А. Д. Ноздрачева. — СПб., 2001.
2. Физиология человека. В 2-х т. / Под ред. В. М. Покровского. — М., 1997.
3. Физиология человека. В 4-х т. / Пер. с англ. / Под ред. Р.  Шмидта и Г. Тевса. — М., 1996.

Входные требования к курсу: базовые знания по биологии — учебная программа бакалавриата по направлению «Биология» 1–2 семестров.

Модуль 1. Физиология как наука. Внутренняя среда организма. Ионная асимметрия. Транспорт ионов, органических веществ и воды через плазматическую мембрану клеток. Транспорт ионов, органических веществ и воды через эпителий. Передача сигнала в клетке. Сигналинг.

Модуль 2. Физиология возбудимых тканей. Мембранный потенциал, его происхождение. Ионные каналы мембран. Локальный ответ. Критический уровень деполяризации. Потенциал действия, его фазы, их происхождение. Рефрактерность и ее причины. Электротонические изменения мембранного потенциала. Генераторный потенциал. Рецепторный потенциал. Синапс. Механизм передачи возбуждения в химических синапсах. Возбуждающий и тормозный постсинаптический потенциал. Механизм проведения нервного импульса по безмиелиновым и миелиновым нервным волокнам.

Модуль 3. Нервная регуляция функций в организме. Нейрон как структурно-функциональная единица нервной системы. Взаимодействие между процессами возбуждения и торможения как основа интеграции сигнала. Механизмы интеграции сигналов в нервной системе. Окклюзия и облегчение. Моносинаптический рефлекс. Полисинаптический рефлекс.

Модуль 4. Физиология нервно-мышечной передачи. Нервный ствол и типы нервных волокон. Типы мышечной ткани: скелетная, сердечная и гладкая мышцы. Особенности строения и физиологических свойств. Фазные и тонические волокна. Изоформы тяжелых цепей миозина: быстрые и медленные типы волокон. Мотонейрон и двигательные единицы. Проприорецепция. Структурно-функциональная организация нервно-мышечного синапса позвоночных. Типы секреции медиатора: вызванная и спонтанная квантовая секреция, неквантовая секреция. Квантовый состав. Молекулярные основы секреции квантов медиатора. Никотиновый холинорецептор. Потенциал концевой пластинки. Гарантийный фактор нервно-мышечной передачи. Роль Na, K-АТФазы.

Модуль 5. Физиология мышечного сокращения. Дигидропиридиновые рецепторы, рианодиновые рецепторы. Роль ионов Са2+. Структура саркомера. Основные белки миофибрилл. Механизм мышечного сокращения. Изометрическое и изотоническое сокращение. Зубчатый и гладкий тетанус, пессимум.

Модуль 6. Автономная нервная система. Структурно-функциональные особенности соматической и вегетативной нервной системы. Симпатический, парасимпатический и метасимпатический отделы вегетативной нервной системы. Принципы организации афферентного и эфферентного звена вегетативных рефлексов. Влияние симпатического, парасимпатического и метасимпатическо-го отделов вегетативной нервной системы на иннервируемые органы. Участие вегетативной нервной системы в интеграции функций при формировании целостных поведенческих актов. Вегетативные компоненты поведения.

Модуль 7. Гипоталамо-гипофизарная система и эпифиз. Гипоталамо-гипофизарная система (структуры). Гормоны гипоталамо-нейрогипофизарной системы. Семейство пролактина и соматотропина. Семейство тиротропина и гонадотропинов. Семейство проопиомеланотропина. Эпифиз и его гормоны.

Модуль 8. Гормоны периферических эндокринных желез. Гормоны щитовидной и паращитовидных желез. Гормоны поджелудочной железы. Гормоны надпочечников. Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система. Глюкокортикостероиды и стресс. Гормоны половых желез.

Модуль 9. Общие проблемы физиологии сенсорных систем. Характеристика общих вспомогательных структур сенсорных систем. Определение и классификация сенсорных рецепторов. Трансформации энергии раздражающего стимула в электрическую активность сенсорных рецепторов — рецепторный потенциал, а также механизмы его генерации и трансформации в импульсную активность (аналого-цифровое преобразование). Проведение электрических сигналов, возникающих в сенсорных рецепторах при действии энергии адекватного стимула. Механизмы усиления разрешающей способности и чувствительности сенсорных систем, а также механизмы обработки сенсорной информации и представительство различных сенсорных систем в коре головного мозга.

Модуль 10. Психофизиологические аспекты функционирования сенсорных систем. Связь между параметрами энергии раздражающего стимула и характеристиками ощущения, возникающего в сенсорных системах: психофизические законы Вебера-Фехнера, закон Стивенса. Физиология центральной нервной системы. Электрические сигналы ЦНС. Роль подкорковых структур в регуляции функций организма. Кора больших полушарий головного мозга. Колонки. Зеркальные нейроны. Биология поведения.

В конце курса слушатель должен овладеть базовой терминологией, пониманием основ функций клеток, лежащих в основе деятельности органов, базовыми принципами управления функциями органов. Для получения сертификата необходимо выполнить все задания и сдать итоговый тест.

После прохождения курса слушатели должны знать:

• молекулярные и клеточные основы функций клеток и органов;
• имена ученых, которые сформулировали принципы деятельности организма и открыли новые механизмы его функционирования;
• системные механизмы регуляции деятельности органов и взаимодействие различных систем органов в организме.

ОПК-1. Способен применять знание биологического разнообразия и использовать методы наблюдения, идентификации, классификации, воспроизводства и культивирования живых объектов для решения профессиональных задач;

ОПК-3. Способен применять знание основ эволюционной теории, использовать современные представления о структурно-функциональной организации генетической программы живых объектов и методы молекулярной биологии, генетики и биологии развития для исследования механизмов онтогенеза и филогенеза в профессиональной деятельности;