Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. . Мембраны в основном состоят из липидов и белков, количество которых неодинаково у разных типов клеток. В настоящее время можно говорить о нескольких видах моделей клеточной мембраны, среди которых наибольшее распространение получила жидкостно-мозаичная модель.Согласно этой модели, мембрана представлена бислоем фосфолипидных молекул, ориентированных таким образом, что гидрофобные концы молекул находятся внутри бислоя, а гидрофильные направлены в водную фазу (рис. 2.1). Такая структура идеально подходит для образования раздела двух фаз: вне- и внутриклеточной. В фосфолипидном бислое интегрированы глобулярные белки, по массе могуть составлять от 25% до 75 % от всей массы мембраны. Белки представлены в основном гликопротеинами. Различают интегральные белки, пронизывающие всю мембрана и периферические, находящиеся на наружной или внутренней поверхности. Интегральные белки образуют ионные каналы, обеспечивающие обмен определенных ионов между вне- и внутриклеточной жидкостью. Они также являются ферментами, осуществляющими противоградиентный перенос ионов через мембрану. Периферическими белками являются хеморецепторы наружной поверхности мембраны, которые могут взаимодействовать
функции мембраны:
1. Обеспечивает целостность клетки, как структурной единицы ткани.
2. Осуществляет обмен ионов между цитоплазмой и внеклеточной жидкостью,
3. Обеспечивает активный транспорт ионов и других веществ в клетку и из нее
4. Производит восприятие и переработку информации поступающей к клетке в виде химических и электрических
Ионные каналы – интегральные беки, которые меняют проницаемость мембраны для различных ионов при адекватных внешних воздействиях.
Все ионные каналы подразделяются на следующие группы:
1. По избирательности:
а) Селективные, т.е. специфические. Эти каналы проницаемы для строго определенных ионов. б)Малоселективные, неспецифические, не имеющие определенной ионной избирательности:
2. По характеру пропускаемых ионов:
а)к
б)н
в) кальциевые
г)хлорные
3. По скорости инактивации, т.е. закрывания:
а) быстроинактивируюшиеся, т.е. быстро переходящие в закрытое состояние. Они обеспечивают быстро нарастающее снижение МП и такое же быстрое восстановление.
б) медленноинактирующиеся. Их открывание вызывает медленное снижение МП и медленное его восстановление.
4. По механизмам открывания:
а) потенциалзависямые, т.е. те, которые открываются при определенном уровне потенциала мембраны.
б) хемозависимые, открывающиеся при воздействии на хеморецепторы мембраны клетки физиологически
активных веществ (нейромедиаторов. гормонов и т. д).
В настоящее время установлено, что ионные каналы имеют следующее строение:
1 .Селективный фильтр, расположенный в устье канала. Он обеспечивает прохождение через канал строго
определенных ионов.
2.Активационные ворота, которые открываются при определенном уровне мембранного потенциала или действии соответствующего ФАВ. Активационные ворота потенциалзависямых каналов имеется сенсор, который открывает их на определенном уровне МП.
3.Инактивационные ворота, обеспечивающие закрывания канала и прекращение проведения ионов по каналу на определенном уровне МП. (Рис). Неспецифические ионные каналы не имеют ворот.
Селективные ионные каналы могут находиться в трех состояниях, которые определяются положением активационных (м) и инактивационных (н) ворот (рис):
Na канал: быстрый, селективный, потенциал зависимый, высокопроводимый
Для na канала характерно 3 основных состояния- покой-активация-инактивация
Блокаторы: тетрадотоксин, новокаин, конотокин
Cl канал
Разновидеости
-глицин зависимые
- гамк зависимые
Блокаторы: пиротоксин, флоретин,
Ca канал
I мембранные
А) рецептор управляемые кальцевые каналы, которые открываются при действии медиаора_ гормона
Б) потенциал зависимые кальцевые каналы
L-типа. Имеются в афферентных нйронахспинного мозга, в сетчатке, сердце
N- типа. Имеются в двиг нервных терминалях, контролируют высвобождение медиатора
P- типа. Находятся в нейронах мозжечка, в спинном мозге
Q-тип. Имеются в гипокампе, нейрогипофизе
T-тип. Локализуется в дофаминергических нейронах
II внутриклеточные
Активируются реакцией инозитолтрифосфата. В результате активации этих каналов увеличив освобождение кальция из СПР.
Блокаторы: верапамин, нефедипил, все двухвалентные катионы
К каналы
А) АТФ зависимые, которые участвуют в регуляции секреции инсулина
Б) кальциево зависимые, которые срабатывают при перегрузки клетки ионами кальция
2) электровозбудимые
А) быстрые покой активация
Б_ медленные покой активация инактивация
Блокаторы: 4 аминопередин, дендротоксин, ибериотоксин
2. Все клетки имеют свой электрический заряд, который формируется в результате неодинаковой проницаемости мембраны для различных ионов. Клетки возбудимых тканей (нервная, мышечная, железистая) отличаются тем, что они под действием раздражителя меняют проницаемость своей мембраны для ионов, в результате чего ионы очень быстро транспортируются согласно электрохимическому градиенту. Это и есть процесс возбуждения. Его основой является потенциал покоя. Потенциал покоя – относительно стабильная разность электрических потенциалов между наружной и внутренней сторонами клеточной мембраны. Его величина обычно варьирует в пределах от -30 до -90 мВ. Внутренняя сторона мембраны в покое заряжена отрицательно, а наружная – положительно из-за неодинаковых концентраций катионов и анионов внутри и вне клетки.
основную роль в создании отрицательного заряда внутри клетки играют ионы K+ и высокомолекулярные внутриклеточные анионы, главным образом они представлены белковыми молекулами с отрицательно заряженными аминокислотами (глутамат, аспартат) и органическими фосфатами. Эти анионы, как правило, не могут транспортироваться через мембрану, создавая постоянный отрицательный внутриклеточный заряд. Во всех точках клетки отрицательный заряд практически одинаков. Заряд внутри клетки является отрицательным как абсолютно (в цитоплазме анионов больше, чем катионов), так и относительно наружной поверхности клеточной мембраны. Абсолютная разность невелика, однако этого достаточно для создания электрического градиента. Обеспечивающим формирование потенциала покоя (ПП), является K+. В покоящейся клетке устанавливается динамическое равновесие между числом входящих и выходящих ионов K+. Это равновесие устанавливается тогда, когда электрический градиент уравновесит концентрационный. Согласно концентрационному градиенту, создаваемому ионными насосами, K+ стремится выйти из клетки, однако отрицательный заряд внутри клетки и положительный заряд наружной поверхности клеточной мембраны препятствуют этому (электрический градиент). В случае равновесия на клеточной мембране устанавливается равновесный калиевый потенциал. В покое вход Na+ в клетку низкий (намного ниже, чем K+), но он уменьшает мембранный потенциал. Влияние Cl- противоположно, так как это анион. Отрицательный внутриклеточный заряд не позволяет большому количеству Cl- проникнуть в клетку, поэтому Cl- это в основном внеклеточный анион. Как внутри клетки, так и вне ее Na+ и Cl- нейтрализуют друг друга, вследствие чего их совместное поступление в клетку не оказывает существенного влияния на величину потенциала покоя.
Наружная и внутренняя стороны мембраны несут на себе собственные электрические заряды, преимущественно с отрицательным знаком. Это полярные составляющие мембранных молекул – гликолипидов, фосфолипидов, гликопротеинов. Ca2+, как внеклеточный катион, взаимодействует с наружными фиксированными отрицательными зарядами, а также с отрицательными карбоксильными группами интерстиция, нейтрализуя их, что приводит к увеличению и стабилизации потенциала покоя.
Для создания и поддержания электрохимических градиентов необходима постоянная работа ионных насосов. Ионный насос – это транспортная система, обеспечивающая перенос иона вопреки электрохимическому градиенту, с непосредственными затратами энергии. Градиенты Na+ и K+ поддерживаются с помощью Na/K – насоса. Сопряженность транспорта Na+ и K+ примерно в 2 раза уменьшает энергозатраты. В целом же траты энергии на активный транспорт огромны: лишь Na/K – насос потребляет около 1/3 всей энергии, расходуемой организмом в покое. 1АТФ обеспечивает один цикл работы – перенос 3 Na+ из клетки, и 2 K+ в клетку. Асимметричный перенос ионов способствует заодно формированию и электрического градиента (примерно 5 – 10мВ).
Виды транспорта:
I пассивный транспорт
Диффузия лежит в сонове движения через мембрану О2, СО2, мочевины, низко молекулярных веществ
Скорость диффузии измеряется в количестве молекул, диффундирующих через мембрану за единицу времени и зависит от:
II активный транспорт
NA/K насос
К больше внутри, натрия наоборот
NA/К насос – белок, который находится в 2-х конформациях
Конформация Е1- обладает большим сродством к натрию
Молекула насоса фосфолирируется и присооединяет 3 натрия. Затем конформация белка меняется, натрий оказывается снаружи кл. сродство к натрию уменьшается. Натрий диффундирует во внеклеточную жидкость
Конформация Е2- обладает большим сродством к К
, присоединяется 2 молекулы К
Молекула насоса дефосфолирируется, меняет конформацию. К оказывается внутри клетки, сродство уменьшается. К диффундирует во внутриклет жидкость.
Для данного насоса имеется спец ингибитор уабаин.
Снижение температуры, нарушение выработки АТФ, например при отравлении динитрофенолом, цианидами, при гипоксии- все это ингибирует работу насоса.
CA насос на сарко эндоплазматическом ретикулуме
H/K насос желудок, почки, кишечник
NA/K насос работает в клетке постоянно и поддерживает концентрационный градиент ионов, тк в обмен на 3 натрия, в клетку закачивается 2 калия, то насос является электрогенным, и может смещать разность потенциалов на 10 мв. В некоторых активно работающих клетках, на работу насоса затрачивается половина энергии кл
NA/K насос выкачивая натрий из клетки, уменьшает их внутриклеточную концентрацию, что создаетт условия для более эффективной работы белка переносчика.
3.
Два основных класса рецепторов — это метаботропные рецепторы и ионотропные рецепторы.
Ионотропные рецепторы представляют собой мембранные каналы, открываемые или закрываемые при связывании с лигандом. Возникающие при этом ионные токи вызывают изменения трансмембранной разности потенциалов и, вследствие этого, возбудимости клетки, а так же меняют внутриклеточные концентрации ионов, что может вторично приводитъ к активации систем внутриклеточных посредников. Одним из наиболее полно изученных ионотропных рецепторов является н-холинорецептор.
Метаботропные рецепторы связаны с системами внутриклеточных посредников. Изменения их конформации при связывании с лигандом приводит к запуску каскада биохимических реакций, и, в конечном счете, измемению функционального состояния клетки.
Рецепторы, связанные с гетеротримерными G-белками (например, рецептор вазопрессина).
Рецепторы, обладающие внутренней тирозинкиназной активностью (например, рецепторинсулина).
Внутриклеточные рецепторы-факторы транскрипции (например, рецепторы глюкокортикоидов).
Рецепторы, связанные с G-белками, представляют собой трансмембранные белки, имеющие 7 трансмембранных доменов, внеклеточный N-конец и внутриклеточный C-конец. Сайт связывания с лигандом находится на внеклеточных петлях, домен связывания с G-белком — вблизи C-конца в цитоплазме.
Активация рецептора приводит к тому, что его α-субъединица диссоциирует от βγ-субъединичного комплекса и таким образом активируется. После этого она либо активирует, либо наоборот инактивирует фермент, продуцирующий вторичные посредники.
Рецепторы с тирозинкиназной активностью фосфорилируют последующие внутриклеточные белки, часто тоже являющиеся протеинкиназами, и таким образом передают сигнал внутрь клетки. По структуре это — трансмембранные белки с одним мембранным доменом. Как правило, гомодимеры, субъединицы которых связаны дисульфидными мостиками. Внутриклеточные рецепторы после связывания с гормоном переходят в активное состояние, транспортируются в ядро клетки, там связываются с ДНК и либо индуцируют, либо супрессируют экспрессию некоторого гена или группы генов.
Имеется несколько видов G-белков (GS, Gi ,Gq ,GO), которые влияют на ферменты (например, аденилатциклазу, фосфолипазу С), образующие различные вторые посредники (например, цАМФ, инозитолтрифосфат, диацилглицерол). При этом G-белки могут как активировать (GS), так и ингибировать (Gi) образование вторых посредников. Вторые посредники, в свою очередь, активируют соответствующие им протеинкиназы, фосфорилирующие различные клеточные белки по остаткам серина и треонина, что изменяет их функциональную активность (чаще увеличивает). Наряду с этим активированные G-белки оказывают выраженное влияние на проницаемость кальциевых и калиевых каналов мембраны.
4 вопрос
Мембранный потенциал (или потенциал покоя) – это разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью мембраны в состоянии относительного физиологического покоя. Потенциал покоя возникает в результате двух причин:
1) неодинакового распределения ионов по обе стороны мембраны;
2) избирательной проницаемости мембраны для ионов. В состоянии покоя мембрана неодинаково проницаема для различных ионов. Клеточная мембрана проницаема для ионов K, малопроницаема для ионов Na и непроницаема для органических веществ.
За счет этих двух факторов создаются условия для движения ионов. Это движение осуществляется без затрат энергии путем пассивного транспорта – диффузией в результате разности концент-рации ионов. Ионы K выходят из клетки и увеличивают положительный заряд на наружной поверхности мембраны, ионы Cl пассивно переходят внутрь клетки, что приводит к увеличению положительного заряда на наружной поверхности клетки. Ионы Na накапливаются на наружной поверхности мембраны и увеличивают ее положительный заряд. Органические соединения остаются внутри клетки. В результате такого движения наружная поверхность мембраны заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно. Внутренняя поверхность мембраны может не быть абсолютно отрицательно заряженной, но она всегда заряжена отрицательно по отношению к внешней. Такое состояние клеточной мембраны называется состоянием поляризации. Движение ионов продолжается до тех пор, пока не уравновесится разность потенциалов на мембране, т. е. не наступит электрохимическое равновесие. Момент равновесия зависит от двух сил:
1) силы диффузии;
2) силы электростатического взаимодействия. Значение электрохимического равновесия:
1) поддержание ионной асимметрии;
2) поддержание величины мембранного потенциала на постоянном уровне.
В возникновении мембранного потенциала участвуют сила диффузии (разность концентрации ионов) и сила электростатического взаимодействия, поэтому мембранный потенциал называется концентра-ционно-электрохимическим.
Для поддержания ионной асимметрии электрохимического равновесия недостаточно. В клетке имеется другой механизм – натрий-калиевый насос. Натрий-калиевый насос – механизм обеспечения активного транспорта ионов. В клеточной мембране имеется система переносчиков, каждый из которых связывает три иона Na, которые находятся внутри клетки, и выводит их наружу. С наружной стороны переносчик связывается с двумя ионами K, находящимися вне клетки, и переносит их в цитоплазму. Энергия берется при расщеплении АТФ.
Любая живая клетка поддерживает на мембране определенной величины потенциал. Его величина колеблется в значительных пределах, у нервных и мышечных клеток его величина составляет обычно 60 - 90 мВ, у других тканей не превышает 10 мВ. Различные внешние воздействия, способные изменяющие ионную проницаемость мембраны (то есть повлиять на воротный механизм канала), вызывают изменения величины ПП. Его уменьшение называется деполяризацией, а увеличение - гиперполяризацией мембраны
Мпп
Для нервн клетки – 70мв
Для поперечно полосат мышцы – 90мв
ГМК - 30-50мв
Типичн кардиомиоциты – 90мв
Атипичн кардиомиоцит – 70мв
5. Возбудимость - это способность живой ткани отвечать на раздражение активной специфической реакцией — возбуждением, т.е. генерацией нервного импульса, сокращением, секрецией. Т.е. возбудимость характеризует специализированные ткани - нервную, мышечные, железистые, которые называются возбудимыми. Возбуждение - это комплекс процессов реагирования возбудимой ткани на действие раздражителя, проявляющийся изменением мембранного потенциала, метаболизма и т.д.. Возбудимые ткани обладают проводимостью-это способность ткани проводить возбуждение. Наибольшей проводимостью обладают нервы и скелетные мышцы. Раздражитель - это фактор внешней или внутренней среды действующий на живую ткань. Процесс воздействия раздражителя на клетку, ткань, организм называется раздражением. Все раздражители делятся на следующие группы:
1. По природе
а) физические (электричество, свет, звук ,механические воздействия и т.д.)
б) химические (кислоты, щелочи, гормоны и т.д.)
в) физико-химические (осмотическое давление, парциальное давление газов и т.д.)
г) биологические (пища для животного, особь другого пола)
д) социальные (слово для человека).
2. По месту воздействия
а) внешние (экзогенные)
б) внутренние (эндогенные)
3. По силе :
а) подпороговые (не вызывающие ответной реакции)
б) пороговые (раздражители минимальной, силы, при которой возникает возбуждение)
в) сверхпороговые (силой выше пороговой)
4. По физиологическому характеру:
а) адекватные (физиологичные для данной клетки или рецептора, которые, приспособились к нему в процесс эволюции, например, свет для фоторецепторов глаза).
б) неадекватные
Если реакция на раздражитель является рефлекторной, то выделяют также
а) безусловно-рефлекторные раздражители
б) условно-рефлекторные