WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

Глава 29. Основоположники научных направлений и лауреаты Нобелевской премии в области физиологии

Уильям Гарвей

Физиология человека и животных, как наука о жизнедеятель­ности здорового организма и функциях его составных частей — клеток, тканей, органов и систем, зародилась в XVII столетии. Ос­новоположником экспериментальной физиологии является англий­ский врач, анатом, физиолог и эмбриолог Уильям Гарвей (1578— 1657), который в результате многолетних наблюдений и экспери­ментов создал учение о кровообращении (см.стр386). История фи­зиологии, как и любой другой области знания, неразрывно связана с именами ученых, своими научными поисками и открытиями способствовавших прогрес­су в изучении Природы, в данном слу­чае — жизнедеятельности организма че­ловека и животных. Этим объясняется впервые предпринимаемая попытка представить развитие физиологии в виде совокупности данных, характеризующих вклад известных ученых и лауреатов Нобелевской премии в разработку фи­зиологии клетки, общей физиологии нервной и мышечной систем, физиоло­гии центральной нервной системы, фи­зиологии органов чувств и физиологии висцеральных систем.

29.1. Физиология клетки Выдающимся достижением в физиологии клетки является обосно­вание в конце 40х — 50х годах XX столетия мембранной теории возникновения биоэлектрических потенциалов (А.Ходжкин, Э.Хаксли и Б.Катц). В 1963 г. Нобелевской премии удостоены австралийский нейрофизиолог Джон К.Экклс (р. 1903) и английские физиологи Эндрю Ф.Хаксли (р. 1917) и Алан Л.Ходжкин (р. 1914) за изучение ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных частях оболочек нервных клеток.

Д.Экклс впервые осуществил внутриклеточное отведение электри­ческих процессов в клетках центральной нервной системы, опреде­лил электрофизиологические характеристики возбуждающих и тор­мозящих постсинаптических потенциалов в отдельных нервных клет­ках, открыл пресинаптическое торможение. Э.Хаксли и А.Ходжкин показали роль ионов натрия в генезе мембранного потенциала дей­ствия, а также установили, что в состоянии покоя концентрация ионов калия внутри нервной клетки выше, чем снаружи, а кон­центрация ионов натрия, наоборот, выше снаружи. Ходжкин впе­рвые измерил абсолютную величину мембранного потенциала и описал динамику изменений этой величины во время генерации нервного импульса. Хаксли принадлежит открытие ныне широко известного натриевого насоса в механизме генерации и передачи нервного импульса, создание теории мышечного сокращения.

В 1974 г. Нобелевская премия присуждена за исследования струк­турной и функциональной организации клетки. Ее лауреатами стали бельгийские ученые — биолог Альберт Клод (1899 1983) и биохимик Кристиан Р. Де Дюв (р.1917), а также американский физиолог и цитолог Георг Э.Паладе (р. 1912). Изучая субклеточные фракции, А.Клод показал, что с митохондриями связана активность основных ферментов окисления, а также выделил фракцию субклеточных час­тиц, обогащенных РНК (микросомы Клода). Р.Де Дюв открыл но­вый класс субклеточных частиц, названных им лизосомами, выяснил их природу и развил концепцию об их функции, определил участие лизосом в физиологических и патологических процессах в клетке. Г.Паладе принадлежит открытие и описание рибосом.

Российский биохимик Владимир Александрович Энгельгардт (18941984) установил (совм.с М.Н.Любимовой), что сократительный белок мышцы — миозин, обладает аденозинтрифосфатазной активностью. Авторы показали, что при взаимодействии искусственно приготов­ленных миозиновых нитей с АТФ изменяются их механические свойства. Эти данные были развиты американским биохимиком Альбертом СентДьердьи (18931986), который обнаружил в мышце белок актин и показал, что актомиозиновые нити укорачиваются под влиянием АТФ. В результате этих открытий и дальнейших исследований выявилось единство принципа функционирования, химической динамики и энергетики обладающих подвижностью раз­личных клеток организма.

29.2. Общая физиология нервной и мышечной систем Итальянский натуралист Джованни А.Борелли (16081679) связал процесс сокращения мышц при их движении с деятельностью нер­вов. Он установил роль межреберных мышц в акте дыхания и впервые представил движение сердца как мышечное сокращение.



В 1771 г. итальянский физик и анатом Луиджи Гальвани (17371798) открыл в мышцах электрические токи, которые он назвал "животным электричеством". Ему принадлежит разработка теории, согласно которой мышцы и нервы заряжены электричеством напо­добие лейденской банки. Гальвани является основоположником электрофизиологии.

Впервые охарактеризовал действия электрического тока на возбу­димые ткани немецкий физиолог Эмиль Дю БуаРеймон (18181896). Он открыл явление физического электротона, показал, что попере­чное сечение нерва электроотрицательно по отношению к его длиннику (ток покоя), установил, что "отрицательное колебание" тока покоя является выражением деятельного состояния тканей. Ряд от­крытий принадлежит ученикам Дю Буа Реймона. Лудимар Германн (1838 1914) объяснил происхождение токов покоя в нерве и мышце, создал теорию распространения возбуждения по нерву. Он экспери­ментально определил скорость распространения волны сокращения в мышцах человека. Эдуард Ф.В. Пфлюгер (18291910) сформулировал законы физиологического электротона, сокращения и полярный за­кон, составившие основу представлений о процессах возбуждения в живых тканях. Рудольфу П.Г.Гейденгайну (18341897) удалось заре­гистрировать выделение тепла при одиночном мышечном сокраще­нии и обнаружить зависимость теплообразования в мышцах от кро­вообращения, нагрузки, интенсивности раздражения и др. Юлиус Бернштейн (18391917) показал, что волна сокращения и ток дей­ствия в скелетной мышце распространяются с одинаковой скорос­тью. В 1902 г. он предложил мембранную теорию происхождения биоэлектрических потенциалов в возбудимых тканях, оказавшую су­щественное влияние им последующее развитие электрофизиологии.

Немецкий физиолог Герман Герман Л.Ф.Гельмгольц Л.Ф.Гельмгольц (18211894) обнаружил и измерил продолжительность одиночного сокращения мышцы, а также разработал теорию ее длительного тетанического сокращения. Он впервые определил скорость распространения возбуждения в нервах. Измерив теплообразование в мышце при ее сокращении, Гельмгольц заложил основы учения об энергетике мышечной работы. Немецкий физиолог Адольф Фик (18291901) показал, что безазотистые вещества, в первую оче­редь, углеводы (а не белки) являются источником энергии мышечной де­ятельности.

Проблемы общей физиологии нерв­ной и мышечной систем успешно разрабатывались в России. Нико­лай Евгеньевич Введенский (18521922) открыл ритмический характер процесса возбуждения и доказал неутомляемость нерва, установил закономерности оптимума и пессимума частоты и силы раздраже­ния, на основе которых ввел в физиологию понятие лабильности и определил ее для разных тканей. Введенский предложил теорию нервного торможения как качественной модификации процесса воз буждения. Ему принадлежит также за­слуга открытия периэлектротона и со­здания учения о парабиозе.

Николай Евгеньевич Введенский Александр Иванович Бабухин (18351891) показал, что нервное волокно проводит возбуждение в обоих направ­лениях (закон двустороннего проведе­ния). Открытие и описание явления католической депрессии связано с ра­ботами Бронислава Фортунатовича Вериго (18601925), который установил, что гальванический ток блокирует про­ведение импульсов по двигательным и чувствительным нервным волокнам. Ва­силий Яковлевич Данилевский (18521939) доказал факт увеличения тепло­образования в мышце при ее сокраще­нии. На основе работ Г.Гельмгольца, Р.Гейденгайна, Данилевского и других ученых было сформулировано представление о химических источниках энергии мышечного сокращения.

Василий Юрьевич Чаговец (18731941) впервые предложил ионную теорию происхождения электрических явлений в живом организме. Близкие к его теории взгляды высказывал американский физиолог Жак Леб (18591924). В 1906 г. Чаговец предложил конденсаторную теорию раздражения тканей и доказал, что возбуждающее действие электрического тока обусловлено конденсаторным накоплением ионов на полупроницаемых мембранах живых тканей.

Нобелевская премия за 1922 г. присуждена английскому физиологу Арчибальду В.Хиллу (18861977) и немецкому биохимику Отто Ф.Мейергофу (18841951). А.Хиллу принадлежит открытие явления скрытого теплообразования в мышцах, а также определение коли­чества тепла, выделяемого мышцей в состоянии покоя и при сокра­щении. Совместно с А.Доунингом и Р.Джерардом он обнаружил эффект теплообразования в нерве при его возбуждении. Мейергоф описал связь анаэробного распада и аэробного синтеза углеводов в работающей и покоящейся мышце, проследил путь превращения молочной кислоты (цикл ПастераМейергофа). Совместно с немец­ким биохимиком Карлом Ломаном (18981978) Мейергоф открыл аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) — они установили ее фор­мулу и впервые расчитали количество энергии, выделяемой при расщеплении этого соединения. В дальнейшем, АТФ была признана универсальным источником энергии в организме.





Одним из достижений физиологии XX века считается открытие медиаторов (нейротрансмиттеров) и создание учения о химическом механизме передачи нервного импульса в синапсах. Основы этого учения были заложены австрийским физиологом Отто Леей (1873— 1961) и английским физиологом Генри Х.Дейлом (18751968), удос­тоенных в 1936 г. Нобелевской премии "за открытие химической природы передачи нервной реакции".

Американские физиологи Джозеф Эрлангер (18741965) и Герберт С.Гассер (18881963) обнаружили сложную структуру смешанных нервов, установив наличие в них трех типов волокон и доказав их функциональные различия. Они сформулировали закон прямо про­порциональной зависимости скорости проведения импульса от диа­метра нервного волокна. За открытие высокодифференцированных функций единичных нервных волокон Эрлангер и Гассер в 1944 г. стали лауреатами премии А.Нобеля.

В 1970 г. Нобелевской премией было отмечено "открытие сиг­нальных веществ в контактных органах нервных клеток и механиз­мов их накопления, освобождения и дезактивации". Речь шла об исследованиях, ознаменовавших новый этап в развитии учения о медиаторах, выполненных шведским физиологом Ульфом фон Эйле­ром (1905 1983), американским фармакологом Джулиусом Аксельродом (р. 1912) и английским физиологом и биофизиком Бернардом Катцом (р. 1911). У.Эйлер, изучая процесс передачи нервных им­пульсов в синаптической нервной системе, установил, что медиато­ром в этом процессе служит норадреналин. Д.Аксельрод показал механизм действия веществ, блокирующих проведение нервного импульса в синапсах. Б.Катцу принадлежит открытие механизма выделения ацетилхолина в нервномышечной передаче возбуждения. Физиологические свойства нервных волокон и, в частности, зако­номерности изменения возбудимости и рефрактерности нервов при распространении возбуждения исследовал английский физиолог Кейт Люкас (18791916), который доказал, что закон "все или ничего" распространяется и на деятельность нервно мышечного аппарата.

Алексей Алексеевич Ухтомский Развивая учение Н.Е.Введенского о лабильности и парабиозе Алексей Алек­сеевич Ухтомский (18751942) показал, что лабильность органов и тканей не постоянна, приспособление организмов к меняющимся условиям среды дости­гается в результате перестройки различ­ных органов и систем на новый уро­вень лабильности. Александр Филиппо­вич Самойлов (18671930) установил, что при передаче импульса в нерве преобладают физические, а в переда­точном звене (синапсе) — химические процессы. Он доказал, что в основе центрального торможения лежит выде­ление химического вещества. Даниил Семенович Воронцов (18861965) пока­зал, что возбудимость нерва, утраченная под воздействием однова­лентных катионов, восстанавливается анодом, а изменения возбуди­мости, вызванные применением двухвалентных катионов, восстанав­ливаются катодом (феномен Воронцова). Воронцову принадлежит открытие так называемой следовой электроотрицательности, разви­вающейся после потенциала действия нерва, а также доказательство П причины пессимального торможения — взаимодействия последова­тельных импульсов в области нервных окончаний.

29.3. Физиология центральной нервной системы Мозг и поведение. Выдающийся французский философ, физик и мате­матик Рене Декарт (15961650) обос­новал представление о рефлексе, как общем принципе нервной деятельности и ее детерминированности внешними стимулами. Он распространил принцип автоматизма рефлекторной реакции на все "непроизвольные" акты, заложив тем самым основы разработки проблем нервно мышечной физиологии.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.