Study Guides (238,442)
Canada (115,138)

Anatomy and Physiology – Midterm Review.docx

51 Pages
Unlock Document

McMaster University
Health Sciences
Peter Helli

Anatomy and Physiology – Midterm Review Anatomical terminology  Definition of Anatomy vs. Physiology  Anatomy – is the science of body structures and the relationships among them  Physiology – is the science of body functions, how the body parts work Tissue Types (4) 1.  EPITHELIUM   Functions (jobs): 1) It protects us from the outside world – skin.  2) Absorbs – stomach and intestinal lining (gut) 3) Filters – the kidney4) Secretes – forms glands Characteristics (Traits): 1) Closely attached to each other forming a protective barrier. 2) Always has one free (apical) surface open to outside the body or inside (cavity) an  internal organ.  3) Always had one fixed (basal) section attached to underlying connective tissue. 4) Has no blood vessels but can soak up nutrients from blood vessels in connective tissue  underneath.  5) Can have lots of nerves in it (innervated). 6) Very good at regenerating (fixing itself). i.e. sunburn, skinned knee. Classifications (types): 1) By shape a) squamous ­ flat and scale­like b) cuboidal ­ as tall as they are wide  c) columnar ­ tall, column­shaped 2) By cell arrangement a) simple epithelium ­ single layer of cells (usually for absorption and filtration) b) stratified epithelium ­ stacked up call layers (protection from abrasion (rubbing) ­  mouth, skin.) 2.  CONNECTIVE TISSUE   Functions (jobs): 1) Wraps around and cushions and protects organs 2) Stores nutrients 3) Internal support for organs 4) As tendon and ligaments protects joints and attached muscles to bone and each other  5) Runs through organ capsules and in deep layers of skin giving strength The 3 Elements of Connective Tissue: 1) Ground substance – gel around cells and fibers  2) Fibers – provide strength, elasticity and support  3) Cells 2 Kinds of Connective Tissue:  1) Loose Connective Tissue: a) Areolar Connective Tissue – cushion around organs, loose arrangement of cells and  fibers. b) Adipose Tissue – storehouse for nutrients, packed with cells and blood vessels c) Reticular Connective Tissue – internal supporting framework of some organs, delicate  network of fibers and cells 2) Dense Connective Tissue: a) Dense Regular Connective Tissue – tendons and ligaments, regularly arranged bundles  packed with fibers running same way for strength in one direction. b) Dense Irregular Connective Tissue – skin, organ capsules, irregularly arranged bundles  packed with fibers for strength in all directions. 2(a)­ SPECIAL CONNECTIVE TISSUES 1) CartilageFunctions (jobs): a) provides strength with flexibility while resisting wear, i.e. epiglottis, external ear,  larynx  b) cushions and shock absorbs where bones meet, i.e. intervertebral discs, joint capsules 2) BoneFunctions (jobs): a) provides framework and strength for body  b) allows movement c) stores calcium d) contains blood­forming cells 3) BloodFunctions (jobs): a) transports oxygen, carbon dioxide, and nutrients around the body  b) immune response 3.  NERVOUS TISSUE   Functions (jobs): 1) Conducts impulses to and from body organs via neurons The 3 Elements of Nervous Tissue 1) Brain 2) Spinal cord  3) Nerves 4.  MUSCLE TISSUE   Functions (jobs): 1) Responsible for body movement 2) Moves blood, food, waste through body’s organs  3) Responsible for mechanical digestion The 3 Types of Muscle Tissue 1) Smooth Muscle – organ walls and blood vessel walls, involuntary, spindle­shaped cells  for pushing things through organs 2) Skeletal Muscle – large body muscles, voluntary, striated muscle packed in bundles  and attached to bones for movement 3) Cardiac Muscle – heart wall, involuntary, striated muscle with intercalated discs  connecting cells for synchronized contractions during heart beat. Origin of Anatomical Terms (Discoverer, Region, Shape, Function, Story Anatomical Position, Sectioning planes, Directions, Movements Anatomical Position –  • Standard position of reference – anatomical position– directly facing observer  with head level, feet flat on the floor, upper limbs are at the sides with palms  facing toward forward • If the body is facing down – prone position  • If the body is lying face up – supine position  Sectioning Planes –  Sagital Plane – vertical plane that divides the body or an organ into right and left sides.   Midsagittal or Median Plane – when such a plane passes through the midline of the body  or an organ and divides it into equal right and left sides  Parasagittal Plane – if the sagittal plane does not pass through the midline but instead  divides the body or an organ into unequal right and left sides Frontal or Coronal Plane – divides the body or an organ into anterior (front) and posterior  (back) portions.  Transverse  or Cross­sectional or Horizontal Plane – divides the body or an organ inter  superior (upper) and inferior (lower) portions  Oblique Plane – passes through the body or an organ at an oblique angle (any angle other  than a 90 degree angle)  Directions –  Directional Term Definition Example of Use  Superior Toward the head, or the  The heart is superior to the  upper part of a structure  liver Inferior Away from the head or the  Stomach is inferior to the  lower part of a structure  lungs Anterior Nearer to or at the front of  The sternum is anterior to  the body the heart Posterior Nearer to or at the back of  The esophagus is posterior  the body to the trachea  Medial Nearer to the midline  The ulna is medial to the  radius  Lateral Farther from the midline The lungs are lateral to the  heart  Intermediate  Between two structures The transverse colon is  intermediate between  ascending and descending  colons Ipsilateral On the same side of the  The gallbladder and  body as another structure ascending colon are  ipsilateral  Contralateral  On the opposite side of the  The ascending and  body from another structure  descending colons are  contralateral  Proximal  Nearer to the attachment of  The humerus (arm bone) is  a limb to the trunk; nearer  proximal to the radius to the origination of a  structure  Distal  Farther from the attachment  The phalanges (finger  of a limb to the trunk;  bones)  are distal to the  farther from the origination  carpals (wrist bones) of a structure  Superficial  Toward or on the surface of  The ribs are superficial to  the body  the lungs  Deep  Away from the surface of  The ribs are deep to the skin  the body of the chest and back  Surface Anatomy (landmarks, regions)  • Principle regions­ head, neck, trunk, upper limbs, and lower limbs • Head – skull (which encloses the brain) and face (eyes, nose, mouth, forehead,  cheeks, chin)  • Neck – supports the head and attaches to the trunk • Trunk – chest, abdomen and pelvis  • Upper limb – attaches to the trunk… shoulder, armpit, arm (portion of the limb  from shoulder to the elbow), forearm (portion of the limb from the elbow to the  wrist), wrist and hand • Lower limb – attaches to the trunk… buttock, thigh (portion from buttock to  knee), leg (portion from knee to ankle), ankle and foot  Body Cavities & Potential Space  Cavity Comments Cranial Formed by cranial bones and contains brain Vertebral canal Formed by vertebral column and contains  spinal cord and the beginnings of spinal  nerves  Thoracic cavity  Chest cavity; contains pleural and  pericardial cavities and mediastinum  Pleural Cavity Each surrounds a lung; the serous  membrane of each pleural cavity is the  pleura  Pericardial Cavity Surrounds the heart; the serous membrane  of the pericardial cavity is the pericardium Central portion of the thoracic cavity  Mediastinum between the lungs; extends from sternum to  vertebral column and from first rib to  diaphragm; contains heart, thymus,  esophagus, trachea, and several large blood  vessels Abdominopelvic Cavity Subdivided into abdominal and pelvic  cavities  Abdominal Cavity Contains stomach, spleen, liver,  gallbladder, small intestine, and most of  large intestine; the serous membrane of the  abdominal cavity is the peritoneum  Pelvic Cavity Contains urinary bladder, portions of large  intestine, and internal organs of  reproduction  Axial and Appendicular Skeleton  Homeostasis  Definition of Homeostasis  Homeostasis – is the condition of equilibrium in the body’s internal environment due to  the constant interaction of the body’s many regulatory processes  Components of a Feedback Loop  Variable – body temperature, blood pressure, blood glucose … all have controlled  conditions  Stimulus – disruption to the controlled condition of the variable  Receptor – body structure that monitors changes in the controlled condition and sends  input to a control center (afferent – towards control center) Control Center – sets the range of values that should be maintained, evaluates the input  received from receptors and generates output commands when they are needed (nerve  impulses, hormones) (efferent pathway – away from control center) Effector – body structure that receives output from control center and produces a  response or effect that changes the controlled condition. Nearly every organ or tissue can  behave as an effector Positive vs. Negative Feedback    Homeostasis and Disease  Many diseases are the result of years of poor health behavior that interferes with the  body’s natural drive to maintain homeostasis. An obvious example is smoking­related  illness. Smoking tobacco ex­ poses sensitive lung tissue to a multitude of chemicals that  cause cancer and damage the lung’s ability to repair itself. Because dis­ eases such as  emphysema and lung cancer are difficult to treat and are very rarely cured, it is much  wiser to quit smoking—or never start—than to hope a doctor can “fix” you once you are  diagnosed with a lung disease. Developing a lifestyle that works with, rather than against,  your body’s homeostatic processes helps you maximize your personal potential for  optimal health and well­being. As long as all of the body’s controlled conditions remain  within certain narrow limits, body cells function efficiently, homeostasis is maintained,  and the body stays healthy. Should one or more components of the body lose their ability  to contribute to homeostasis, however, the normal balance among all of the body’s  processes may be disturbed. If the homeostatic imbalance is moderate, a dis­ order or  disease may occur; if it is severe, death may result.  Signs vs. Symptoms  A person with a disease may experience symptoms, subjective changes in body functions  that are not apparent to an observer. Examples of symptoms are headache, nausea, and anxiety.  Objective changes that a clinician can observe and measure are called signs. Signs of  disease can be either anatomical, such as swelling or a rash, or physiological, such as  fever, high blood pressure, or paralysis. Tissues & Integument  TISSUES  Definition: Cell, Tissue, Organ, System  Cell ­ Molecules combine to form cells, the basic structural and functional units of an  organism that are composed of chemicals. Just as words are the smallest elements of  language that make sense, cells are the smallest living units in the human body. Among  the many kinds of cells in your body are muscle cells, nerve cells, and epithelial cells.  Tissue ­ groups of cells and the materials surrounding them that work together to perform  a particular function, similar to the way words are put together to form sentences. There  are just four basic types of tissues in your body: epithelial tissue, connective tissue,  muscular tissue, and nervous tissue. Epithelial tissue covers body surfaces, lines hollow  organs and cavities, and forms glands. Connective tissue connects, supports, and protects  body organs while distributing blood vessels to other tissues. Muscular tissue contracts to  make body parts move and generates heat. Nervous tissue carries information from one  part of the body to another through nerve impulses.  Organ ­ At the organ level different types of tissues are joined together. Similar to the  relationship between sentences and paragraphs, organs are structures that are composed  of two or more different types of tissues; they have specific functions and usually have  recognizable shapes. Examples of organs are the stomach, skin, bones, heart, liver, lungs,  and brain. The stomach’s outer covering is a layer of epithelial tissue and connective  tissue that reduces friction when the stomach moves and rubs against other organs.  Underneath are three layers of a type of muscular tissue called smooth muscle tissue,  which contracts to churn and mix food and then push it into the next digestive organ, the  small intestine. The innermost lining is an epithelial tissue layer that produces fluid and  chemicals responsible for digestion in the stomach. System ­ A system (or chapter in our language analogy) consists of related organs  (paragraphs) with a common function. An example of the system level, also called the  organ­ system level, is the digestive system, which breaks down and absorbs food. Its  organs include the mouth, salivary glands, pharynx (throat), esophagus (food tube),  stomach, small intestine, large intestine, liver, gallbladder, and pancreas. Sometimes an  organ is part of more than one system. The pancreas, for example, is part of both the  digestive system and the hormone­producing endocrine system.  Why are cells so small? (SA/Vol)  1. A cell is a metabolic compartment where a multitude of chemical reactions occur.  2. The number of reactions increases as the volume of metabolic volume within a cell  increases. (The larger the volume the larger the number of reactions)   3.All raw materials necessary for metabolism can enter the cell only through its cell  membrane.   4.The greater the surface area the larger the amount of raw materials that can enter at only  one time.   5.Each unit of volume requires a specific amount of surface area to supply its metabolism  with raw materials. The amount of surface area available to each unit of volume varies  with the size of a cell.   6. As a cell grows its SA/V decreases.   7. At some point in its growth its SA/V becomes so small that its surface area is too small  to supply its raw materials to its volume. At this point the cell cannot get larger PM Proteins  Ion Channels  • Pores or holes that specific ions can flow through to get into or out of cell • Most ion channels are selective  Carriers/Transporters • Selectively moving a polar substance or ion from one side of the membrane to the  other  Receptors • Cellular recognition sites  • Each receptor recognizes and binds a specific type of molecule  Enzymes • Catalyze specific reactions at the inside or outside surface of the cell Linkers  • Anchor proteins in the plasma membranes of neighboring cells to one another or  to protein filaments inside and outside the cell  Cell Identity Markers  • Recognize other cells of the same kind during tissue formation  • Recognize and respond to potentially dangerous foreign cells  Cytoskeletal Elements  Mircrofilaments  • Thinnest elements of the cytoskeleton  • Composed of proteins: actin and myosin  • Prevalent at the edges of the cell   • Functions: help generate movement and provide mechanical support (microvilli –  increase surface area for absorption)  Intermediate Filaments  • Thicker than microfilaments but thinner than microtubules  • Several proteins compose intermediate filaments (strong) • Found in parts of cell subject to mechanical stress – help stabilize  Microtubules  • Largest of the cytoskeleton components • Long, unbranched hollow tubes  • Protein – tubulin  • Assembly begins in organelle – cystrosome – microtubules grow outward towards  the periphery of the cell  • Help determine shape, movement of organelles (chromosomes ­ cell division)  Cell Junctions  Gap Junctions • Protein that spans plasma membrane of two adjacent cells  • Connexons connect neighboring cells  • Plasma membranes are not fused together, separated by a narrow intercellular gap • Through connexons ions can diffuse from the cytosol of one cell to the cytosol of  another  Desosomes  • Proteins span plasma membrane of two cells structurally (not providing pore) • Give it strength to adhere to each other  • Attach to intermediate filaments  Hemidesosomes  • ½ of desosome • not connecting to another cell  • connecting to extracellular fluid  Tight Junctions  • zip lock bag seal  • water proof, water tight  • protein spans plasma membrane of two adjacent cells  • things don’t leak from gut into body without process  Adherens Junctions  • zipper (tightest hold) • plaque of structural proteins to zip two cells together  ECM – Function, Composition  Classification of Epithelium – layers, shapes, examples    1. Arrangement of cells in layers ­The cells are arranged in one or more layers  depending on function: Simple epithelium is a single layer of cells that functions in diffusion, osmosis, filtration,  secretion, or absorption. Secretion is the production and release of substances such as  mucus, sweat, or enzymes. Absorption is the intake of fluids or other substances such as  digested food from the intestinal tract.  Pseudostratified epithelium appears to have multiple layers of cells because the cell  nuclei lie at different levels and not all cells reach the apical surface, but it is actually a  simple epithelium because all its cells rest on the basement membrane. Cells that do  extend to the apical surface may contain cilia; others (goblet cells) secrete mucus.  Stratified epithelium consists of two or more layers of cells that protect underlying tissues  in locations where there is considerable wear and tear.  2. Cell shapes. Epithelial cells vary in shape de­ pending on their function: Squamous cells are thin, which allows for the rapid passage of substances through them.  Cuboidal cells are as tall as they are wide and are shaped like cubes or hexagons. They  may have microvilli at their apical surface and function in either secretion or absorption.  Columnar cells are much taller than they are wide, like columns, and protect underlying  tissues. Their apical surfaces may have cilia or microvilli, and they often are specialized  for secretion and absorption.  Transitional cells change shape, from squamous to cuboidal and back, as organs such as  the urinary bladder stretch (distend) to a larger size and then collapse to a smaller size.  Basement Membrane  • A thin extracellular layer that commonly consists of two layers, the basal lamina  and reticular lamina.  • The basal lamina (thin layer) is closer to—and secreted by—the epithelial cells. It  contains proteins such as laminin and collagen (described shortly), as well as  glycoproteins and proteoglycans (also described shortly).  • The laminin molecules in the basal lamina adhere to integrins in  hemidesmosomes and thus attach epithelial cells to the basement membrane.  • The reticular lamina is closer to the underlying connective tissue and contains  proteins such as collagen produced by connective tissue cells called fibroblasts.  • In addition to attaching to and supporting the overlying epithelial tissue, basement  membranes have other functions: • They form a surface along which epithelial cells migrate during growth or wound  healing, restrict passage of larger molecules between epithelium and connective  tissue, and participate in filtration of blood in the kidneys. Connective Tissue  INTEGUMENT  Structure (epidermis, dermis, hypodermis)  Epidermis Structurally, the epidermis is a thick keratinued stratified squamous epithelium consisting  of four distinct cell types and five distinct layers. Cells of the EpidermisCells populating the epidermis include: keratinocytes,  melanocytes, Merkel cells, and Langerhans cells. Keratinocytes: The most numerous cells are the keratinocytes which produce keratin, a  fibrous protein responsible for protective properties of the epidermis. They arise from the  deepest part of the epidermis from cells undergoing almost continuous mitosis. The  keratinocytes are organized into 4­5 cell layers depending on body location. By the time  the cells reach the surface of the skin, they are dead, scale­like structures. Every 35­45  days a totally new epidermis occurs. In areas of highest friction ( hands, feet) both cell  production and keratin formation is accelerated. Melanocytes: located at the base of the epidermis. Specialized cells that synthesize the  pigment melanin. Melanin protects the cell nucleus from the destructive effects of UV  radiation. Since all humans have the same relative number of these cells, individual and  racial differences in skin coloring are probably due to differences in melanocyte activity. Langerhans cells: arise from the bone marrow and migrate to the epidermis and other  areas of the body containing stratified squamous epithelial tissue. They are macrophages  and cooperate with T helper cells to assist in the immune response. Merkel cells: present in small numbers at the epidermal­dermal junction. Associated with  a disc­like ending of a sensory nerve fiber, called a Merkel disc, which functions as a  sensory receptor. Layers of the Epidermis: In thick skin (palms, fingertips, soles of feet) the epidermis  consists of five layers or strata: (from deep to superficial) stratum basale, stratum  spinosum, stratum granulosum, stratum lucidum, stratum corneum. Thin skin, which  covers the rest of the body has only 4 layers, with the stratum lucidum absent. Stratum basale: single layer of cuboidal to columnar shaped cells. It is separated from the  dermis by the basement membrane. Some cells move toward the surface while others  migrate into the dermis and gives rise to sweat and oil glands. Many mitotic cells are  seen. About 25% of the cells in this layer are melanocytes. Stratum spinosum: contains 5­10 rows of cells fitted closely together. The surface of the  cells display minute spiney projections. Mitosis occurs here but not as frequently.  Langerhans cells are scattered among the keratinocytes. Because cells superficial to this  layer do not receive adequate nutrients, they become less viable and finally begin to die. Stratum granulosum: thin zone consisting of 3­5 layers of flattened cells. Keratinization  begins in this third epidermal layer. The plasma membranes of these cells also thicken so  that they become more resistant to destruction. Langerhans cells are also found in this  layer. At the upper border of this layer, the cells die and lysosomes begin to digest their  organelles. Stratum lucidum (clear layer): translucent band just above the S. granulosum. Consists of  a few rows of flattened dead keratinocytes with indistinct boundaries. Present only in  thick skin. Stratum corneum: outermost layer; a broad zone 20­30 cell layers thick. Accounts for  about 3/4 of the epidermal thickness. The shingle­like dead cells are remnants,  completely filled with keratin fibrils, and are referred to as cornified or horny cells.  Keratin provides a durable abrasion resistant and water­repellent "overcoat" protecting  deeper cells from the environment. Dermis: The second major skin region, is a strong but flexible connective tissue layer. The cell  types found in the dermis are fibroblasts (predominant cell type), macrophages, and  occasional mast cells and white blood cells. Its gel­like matrix is heavily embedded with  collagen, elastin, and reticular fibers. The dermis is your "hide" and is richly supplied  with nerve fibers, blood vessels, and lymphatic vessels. The major portions of hair  follicles, as well as oil and sweat glands, reside in the dermis, but are derived from  epidermal tissue. The dermis varies in thickness and it has two major layers: papillary and  reticular. Papillary: Thin superficial layer of loose connective tissue fibers. Forms a loosely woven  mat that is heavily invested with blood vessels. Its superior surface is thrown into nipple­ like projections called dermal papillae, that indent the epidermis above. Many dermal  papillae contain capillary loops; others house free nerve endings and touch receptors  (Meissner's corpuscles). On the ventral aspect of the hands and feet, the papillae are  arranged in definite patterns that are reflected in the conspicuous looped and whorled  ridges which enhance the gripping ability of the fingers and feet. Reticular: accounts for about 80% of the dermis and is a typical dense irregular  connective tissue. It contains bundles of interlocking collagen fibers that run in various  planes parallel to the skin surface. The fibers interlace in a netlike manner with the spaces  between the fibers occupied by a small amount of adipose tissue, hair follicles, nerves, oil  glands and ducts of sweat glands. The connective tissue fibers of the dermis give skin its  strength and resiliency. Collagen binds water, thus helping to maintain the hydration of  the skin. The reticular region is attached to underlying organs (bones, muscles) by the  subcutaneous layer. GLANDS­ REFER TO CHART  Thick vs Thin Skin  How is skin an indicator of clinical conditions?  6 Functions of the Skin 1. Thermo­regulation –  • Maintenance of body temperature (37C) • The skin contributes to thermoregulation in two ways: by liberating sweat at its  surface and by adjusting the flow of blood in the dermis • High temp response – sweat production from eccrine glands increases,  evaporation on skin surface helps lower body temp, blood vessels in the dermis  dilate (become wider) – more blood flow – more heat loss  • Low temp response – production of sweat from eccrine glands decreases, dermis  blood vessels constrict (narrow) – less blood flow – less heat loss  2. Blood reservoir –  • The dermis houses an extensive network of blood vessels that carry 8–10% of the  total blood flow in a resting adult. 3. Protection –  • PHYSICAL ­ Keratin protects underlying tissues from microbes, abrasion, heat,  and chemicals, and the tightly interlocked keratinocytes resist invasion by  microbes. • CHEMICAL ­ Lipids released by lamellar granules inhibit evaporation of water  from the skin surface, thus guarding against dehydration; they also retard entry of  water across the skin surface during showers and swims. The oily sebum from the  sebaceous glands keeps skin and hairs from drying out and contains bactercidal  chemicals (substances that kill bacteria). The acidic pH of perspiration retards the  growth of some microbes. The pigment melanin helps shield against the damaging  effects of ultraviolet light • BIOLOGICAL ­ Epidermal Langerhans cells alert the immune system to the  presence of potentially harmful microbial invaders by recognizing and processing  them, and macrophages in the dermis phagocytize bacteria and viruses that  manage to bypass the Langerhans cells of the epidermis. 4. Cutaneous sensations ­   • Sensations that arise in the skin, including tactile sensations—touch, pressure,  vibration, and tickling—as well as thermal sensations such as warmth and cool­  ness • Pain, usually is an indication of impending or actual tissue damage. There is a  wide variety of nerve endings and receptors distributed throughout the skin,  including the tactile discs of the epidermis, the corpuscles of touch in the dermis,  and hair root plexuses around each hair follicle. 5. Metabolism ­   • SYNTHESIS OF VITAMIN D­ Synthesis of vitamin D requires activation of a  precursor molecule in the skin by ultraviolet (UV) rays in sunlight. Enzymes in  the liver and kidneys then modify the activated molecule, finally producing  calcitriol ­ is a hormone that aids in the absorption of calcium from foods in the  gastrointestinal tract into the blood ­ the most active form of vitamin D. 6. Excretion/Absorption ­  • EXCRETION ­ Besides removing water and heat from the body, sweat also is the  vehicle for excretion of small amounts of salts, carbon dioxide, and two organic  molecules that result from the breakdown of proteins—ammonia and urea • ABSORPTION – no water­soluble solutions through skin, fat­soluble vitamins  (A, D, E, and K), certain drugs, and the gases oxygen and carbon dioxide. Toxic  materials – acetone, chloride  Hypodermis (structure and function) • Attaches the skin to the underlying structures (fascia of muscles) • Contains loose CT (adipose) – amount depends on age, sex, nutrition and area of  body • Insulates and cushions the body  Membrane Potentials What is potential?  • An electrical potential difference (voltage) across the membrane … in excitable  cells this voltage is termed the resting membrane potential  Ionic composition of Intracellular and Extracellular fluid  Charge vs. Electrical Gradient  • The electrochemical gradient is where the charge dictates where the ions should  go. For example, if one side of the membrane is negative, then the  electrochemical gradient would 'pull' positive ions to the negative side, as the  positive ions are attracted to the negative environment. This will also work to  depolarize the environment a bit.  • The concentration gradient is the simpler one. Basically, the side of the membrane  with a higher concentration of a certain molecule/ion will lose them down the  concentration gradient to the side with the lower concentration of those  molecules. Influx vs. Efflux  Factors involved in maintaining RMP  1. Unequal distribution of ions in the ECF and cytosol  • Unequal distribution of various ions in extracellular fluid and cytosol  • PM typically has more K+ leak channels than Na+ leak channels, the  number of potassium ions that diffuse down their concentration  gradient out of the cell into the ECF is greater than the number of  sodium ions that disuse down their concentration gradient from the  ECF into the cell 2. Inability of most anions to leave the cell  • Most anions inside the cell are not free to leave  • They cant follow the K+ out of the cell because they are attached to  nondiffusible molecules such as ATP and large proteins  3. Sodium­Potassium Pumps • Membrane permeability for Na+ is very low because of very few  channels – slowly diffuse inward  • Pumps maintain RMP by pumping out Na+ as fast as it leaks in  • Being in K+ ­ eventually leak out  • Na+ (3 out) K+ (2 in)  • Electrogenic – bring in more negative to the cell Hyperpolarizing vs. Depolarizing  Hyperpolarizing – more negative  • Stimulus applied at this time (ex: opening of K+ channels which allows the exit of  K+ from the cytoplasm to the extracellular fluid) Depolarizing – more positive  • Stimulus applied at this time (ex: opening of Na+ channels which allows entry of  Na+ into the cytoplasm from the extracellular fluid or the opening of Ca+  channels which allows their entry)  Voltage Gated vs. Ligand Gated ion channels  1. Voltage Gated Channels – open and close in response to a change in  membrane potential (V)(.  Participate in the generation and conduction of  action potentials in the axons of all types of neurons 2. Ligand Gated Channel – open and close in response to the binding of a  ligand (chemical) stimulus.  Neurotransmitters, hormones, ions can open  and close ligand gates.  Located in some sensory neurons.   Graded Potential vs. Action Potential  1. Graded potentials – used for short distance communication only (small) 2. Action potentials – allow for communication over long distances within the body  (large)  Phases of the Action Potential  Resting Stage – all voltage gated Na+ and K+ channels are closed.  Axon plasma  membrane is at RMPL small buildup of negative charges along inside surface of  membrane and equal buildup of positive charges along outside surface membrane  Depolarizing Phase – MP of axon reaches threshold, Na+ channel activation gates open.   As Na+ ions move through these channels into neuron buildup of positive charges forms  along inside surface of membrane and membrane becomes depolarized  Repolarizing phase begins – Na+ channel inactivation gates close and K+ channels open.   Membrane starts to become repolarized as some K+ ions leave neuron and few negative  charges begins to build up along inside surface of membrane  Repolarization phase continues – K+ outflow continues. As more K+ ions leave neuron,  more negative charges build up along inside surface of membrane.  K+ outflow  eventually restores resting membrane potential.  Na+ channel inactivation gates open.  Return to resting state occurs when K+ gates close.   Importance of AP refractory periods • Must leave space in between messages in order for them to be delivered and for  them to make sense – absolute refractory period  • Stimulus needs to be very strong in order to surpass a – relative refractory period  • Repeated stimuli can produce unfused (incomplete) tetanus, a sustained muscle  contraction with partial relaxation between stimuli. More rapidly repeating stimuli  produce fused (complete) tetanus, a sustained contraction without partial  relaxation between stimuli. Neurotransmission  Spatial Summation of Postsynaptic Potentials  • Summation of postsynaptic potentials in response to stimuli that occur at different  locations in the membrane of a postsynaptic cell at the same time  Temporal Summation of Postsynaptic Potentials  • Summation of postsynaptic potentials in response to stimuli that occur a the same  location in the membrane of the postsynaptic cell but at different times Continuous vs. Saltatory Conduction  Two types of propagation:  Continuous Conduction  • Involves step by step depolarization and repolarization of each adjacent segment  of the plasma membrane  • Ions flow through their voltage­gated channels in each adjacent segment of the  membrane  • AP propagates only a relatively short distance in a few milliseconds  • Unmyelinated axons and muscle fibres  Saltatory Conduction  • AP propagation that occurs along myelinated axons • Occurs because of uneven distribution of voltage­gated channels  • Few voltage gated channels are present in regions where myelin sheath covers the  axolemma  • At not nodes of Ranvier (no myelin sheath) the axolemma has many voltage gated  channels  • Current carried by Na+ and K+ flow across the membrane mainly at the nodes  Electrical  Synapses  • AP (impulses) conduct directly between the PM of adjacent neurons through  structures called gap junctions  • Each GJ contains a hundred or so tubular connexons which act like tunnels to  connect the cytosol of the two cells directly  • GJ are common in visceral smooth muscle, cardiac muscle and the developing  embryo  Advantages:  1. Faster communication – AP conduct directly through gap junctions, ES  are faster than CS.  Directly from presynaptic to postsynaptic  2. Synchronization – coordinate the activity of a group of neurons or muscle  fibres … produce action potentials in unison if they are connected by gap  junctions (produce heart beat, move food through gastrointestinal tract)  Chemical Synapses  • PM of presynaptic and postsynaptic neurons in a chemical synapse are close , but  DO NOT touch  • Separated by the synaptic cleft – space of 20­50 nm that is filled with interstitial  fluid • Nerve impulses CANNOT conduct across the synaptic cleft  • In response to a nerve impulse the presynaptic neuron releases a neurotransmitter  that diffesis through te fluid in the synaptic cleft and binds to repectors in the PM  of the postsynaptic neuron • Postsynaptic receives the chemical signal and produces postsynaptic potential  (graded potential)  Synaptic Delay – time required at the chemical synapse (0.5 msec) – slow Excitatory Postsynacptic Potential  • Neurotransmitter that causes depolarixation of postsynaptic membrane  • Brings membrane closer to threshold  • A single EPSP normally does not initiate a nerve impulse the postsynaptic cell  does become more excitable Inhibitory Postsynaptic Potential • Neurotransmitter that causes hyperpolarization of the postsynaptic membrane  • During hyperpolarization generation of an AP is more difficult than usual because  the membrane potential becomes inside more negative and thus even father from  threshold than in its resting state  • IPSP  Classes of Neurotransmitters and their effects  Removal of a Neurotransmitter  • Removal of the neurotransmitter from the synaptic cleft is essential for normal  synaptic function… 3 ways: 1. Diffusion – some of the released neurotransmitter molecules diffuse away  from the synaptic cleft. Once out of reach of receptors, it can no longer  exert an effect  2. Enzymatic degradation – certain neurotransmitters are inactivated through  enzymatic degradation.  For example, the enzyme acetylvholinrdterase  breaks down acetylcholine in the synaptic cleft 3. Uptake by cells – many neurotransmitters are actively transported back  into the neuron that released them (reuptake)  Muscle A&P  Smooth vs. Cardiac vs. Skeletal  Skeletal Connective Tissue organization  • Surrounds and protects muscular tissue  •  Subcutaneous layer or hypodermis  which separates muscle from skin is composed  of areolar connective tissue and adipose tissue.   • Provides a pathway for nerves, blood vessels and lymphatic vessels to enter and  exit muscles  • Adipose tissue – insulation and storage  •  Fascia  tissue that lines the body wall and limbs and supports and surrounds  muscles other organs of the body  Perimysium – a layer of dense, irregular connective tissue, but it surrounds  groups of 10 to 100 or more muscle fibres, separating them into bundles  fascicles (bundle) Endomysium – penetrates the interior of each fascicle and separates  individual muscles from one another.  The endomysium is mostly reticular  fibres (single fibre) Epimysium – outer most layer of sense irregular connective tissue that  surrounds entire muscle  Skeletal Muscle Organization  Sarcolemma  • Multiple nuclei of the skeletal fiber are located just beneath  • Plasma membrane of the muscle cell  Transverse (T) tubules  • Thousands of ting invaginations of the sarcolemma  • Open to the outside of the muscle fiber – filled with interstitial fluid  • AP travel along sarcolemma and through T tubules throughout the muscle fiber –  excite entire muscle fiber in one instant  Sarcoplasm • The cytoplasm of a muscle fiber  • Substantial amount of glycogen  • Used for synthesis of ATP Myoglobin  • Sarcoplasm contains red colored protein  • Found only in muscle  • Binds oxygen molecules that diffuse into muscle fibers from interstitial fluid  • Releases oxygen when it is needed by the mitochondria for ATP production  Myofibrils  • Sarcoplasm stuffed with little threads – myofibrils • Contractile organelles of skeletal muscle  • Extend entire length of muscle fiber  • Appear stripped  Sarcoplasmic Reticulum  • Fluid filled system of membranous sacs encircles each myofibril  • Relaxed – stores calcium ions Terminal Cisterns  • Dilated end sacs of the sarcoplasmic rectilium butt against the T tubule from both  sides  • Where Ca+ is released – triggers muscle contractions  Triad  • T tubule and two terminal cisterns on either side form this  Myofilaments/Filaments  • Within myofibrils these are smaller protein structures  • Thin filaments – composed mostly of the protein actin  • Thick filaments – composed mostly of the protein myosin  • 2 thin filaments for every 1 thick filaments  • directly involved in the contractile process  Sarcomeres  • basic functional units of myofibril  Striation Patterns (I vs A, M vs Z)  Structural Proteins – titan, myomesin, z­disk  Contractile Proteins – myosin & actin  • The darker middle part of the sarcomere is the A band, which extends the entire  length of the thick filaments. Toward each end of the A band is a zone of overlap,  where the thick and thin filaments lie side by side.  • The I band is a lighter, less dense area that contains the rest of the thin filaments  but no thick filaments, and a Z disc passes through the center of each I band.  • A narrow H zone in the center of each A band contains thick but not thin  filaments. A mnemonic that will help you to remember the composition of the I  and H bands is as follows: the letter I is thin (contains thin filaments), while the  letter H is thick (contains thick filaments).  • Supporting proteins that hold the thick filaments together at the center of the H  zone form the M line, so named because it is at the middle of the sarcomere. Factors affecting muscle size  Hypertrophy refers to an increase in the size of the cell while hyperplasia refers to an  increase in the number of cells or fibers. A single muscle cell is usually called a fiber. Neuromuscular Junction, Motor end plate, EC coupling  Role of Ca2+ in Contraction  Muscle contraction is regulated by calcium ions, which will change thin filament into an  activated state by binding to troponin. The binding of calcium to the troponin changes it's  shape so the myosin binding sites on the actin (thin filament) are exposed  Sliding Filament Theory  • Muscle co
More Less

Related notes for HTHSCI 1H06

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.