Слайд 1Физиология возбудимых тканей
часть 1
Структура и функции
биологических мембран
Слайд 22 Чтобы понять работу системы, обеспечивающей восприятие, передачу, хранение, переработку и
воспроизведение информации, закодированой в электрических сигналах, необходимо иметь представление об
общей физиологии возбудимых тканей
Биологическая мембрана
(Современные представления о структурно-функциональной организации клеточной мембраны и ее функциях)
2. Транспорт через мембрану
(виды, механизмы)
Слайд 44 Биологическими мембранами
(от лат. membrana – перепонка)
Называют функциональные структуры клетки, ограничивающие
цитоплазму и внутриклеточные клеточные структуры.
Слайд 55 Функции мембран
Компартментализация – образование изолированных отсеков
Барьерная
функция
Перераспределение веществ
Транспортная функция
Рецепторная функция
Ферментативная функция
Электрогенная функция
Образование межклеточных контактов
Защитная (антигенная) функция
Слайд 66 Модели мембран
1. Липидный слой
(Овертон,
1902)
2. Билипидный слой
(Бортен и Грендель, 1925)
3. «Бутербродная»
модель (Даниэли и
Девсон, 1935)
Слайд 77 Модели мембран
3. трехслойная
модель (1964 г. Дж. Робертсон)
4. Жидкостно-мозаичная модель (Сингер и Никольсон, 1972)
Слайд 9Структурные элементы мембран
Липиды
Белки
Углеводы
Вода
Слайд 1010 Липиды
Липиды состоят
из:
1. полярной (гидрофильной) головки,
2. шейки
3. неполярных (гидрофобных) хвостов.
Головка образована:
остатком фосфорной
кислоты (фосфолипиды)
или остатком сахаров
(гликолипиды).
Шейка образована:
остатком глицерина
(глицеролипиды) или
сфингозина (сфинголипиды).
Слайд 1515 Виды подвижности липидов в бислое
1 –
латеральная диффузия в пределах монослоя,
2 – образование кинков,
3 – медленный обмен между компонентами монослоев мембраны («флип-флоп»),
4 – вращательная подвижность вокруг оси
Слайд 1616 Образование кинков
При повышении температуры тепловая подвижность
жирнокислотных цепей приводит к спонтанному возникновению изгибов. Если изгибы, соответствующие гош-конформации, появляются на близлежащих участках жирнокислотной цепи, эта область может принимать вид петли или полости (кинк). Кинки могут «скользить» вдоль цепи, обеспечивая перемещение их содержимого.
Слайд 1717 Белки
Полуинтегральные
(белки адгезии, рецепторы)
Интегральные (поры, ионные каналы, переносчики, насосы,
рецепторы )
Периферические (рецепторы, белки адгезии, цитоскелет, система вторичных посредников, ферменты).
Слайд 1818 Углеводы
Углеводы в
составе мембран обнаруживаются лишь в соединении с белками (гликопротеины и протеогликаны) и липидами (гликолипиды).
В мембранах гликозилировано около 10% всех белков и от 5 до 26% липидов (в зависимости от объекта).
Цепи олигосахаридов в подавляющем большинстве открываются во внеклеточную среду и формируют поверхностную оболочку — гликокаликс.
Слайд 1919 Функции углеводов
межклеточное узнавание,
межклеточные взаимодействия,
поддержание иммунного
статуса клетки,
обеспечение стабильности белковых молекул в мембране,
взаимодействие с цитоскелетом,
пристеночное пищеварение.
Слайд 2020 Взаимодействие цитоскелета
с гликокаликсом
I – протеогликан,
II
– коллаген,
III – фибронектин; образуют плотную
сеть,
IV – молекулы актина,
V – интегральные белки мембраны
Вода
Свободная вода омывает мембрану, заполняет каналы, поры и кинки. Вода может находится между липидными слоями (захваченная вода), обеспечивая перенос веществ внутри бислоя.
Связанная вода взаимодействует с заряженными головками липидов, образуя плотный неперемешиваемый слой и придавая плотность и упругость мембране.
Слайд 2222
Транспорт веществ
через мембрану
Слайд 24Осуществляется без затраты энергии АТФ потому, что
ИДЕТ ПО ГРАДИЕНТУ
Движущие силы:
Градиент
концентрации вещества (химический градиент)
Градиент концентрации заряженных частиц (электро-химический градиент)
Гидростатическое давление
24 Пассивный транспорт
Слайд 2525 Простая диффузия
линейно зависит от градиента
концентрации вещества;
характеризуется ненасыщаемостью.
Слайд 26
26 Диффузия – самопроизвольный процесс проникновения растворенного вещества
из области большей концентрации в область меньшей его концентрации, в результате теплового хаотического движения молекул.
Математически описывается формулой Фика:
dm/dt = - D·S·dс/dx
dm/dt – скорость диффузии;
D – коэффициент диффузии (зависит от природы и молекулярной массы вещества и растворителя, от температуры, свойств мембраны и ее функционального состояния).
S – площадь сечения через которую осуществляется диффузия.
dс/dx – градиент концентрации, т.е. изменение концентрации вещества с расстоянием.
Слайд 2727 Простая диффузия
осуществляется
через:
Мембрану (для незаряженных жирорастворимых) веществ;
Поры;
Кинки.
Слайд 2828 Простая диффузия через поры
Канал поры всегда открыт, поэтому химическое
вещество проходит через мембрану по градиенту его концентрации.
Диаметр поры менее 1 нм, через который могут диффундировать малые молекулы.
Поры формируются разными белками: порины, аквапорины, перфорины, коннексоны.
Слайд 2929 Простая диффузия идет через кинки
При повышении температуры тепловая подвижность
жирнокислотных цепей приводит к спонтанному возникновению изгибов. Если изгибы, соответствующие гош-конформации, появляются на близлежащих участках жирнокислотной цепи, эта область может принимать вид петли или полости (кинк). Кинки могут «скользить» вдоль цепи, обеспечивая перемещение их содержимого.
Слайд 3030 Облегченная диффузия
обеспечивается работой переносчиков,встроенных в мембрану
отличается от простой диффузии:
Высокой скоростью переноса
Чувствительностью к специфическим ингибиторам
Насыщаемостью
Слайд 31
31 Переносчики (транспортёры) специфичны: каждый
конкретный переносчик переносит через
липидный
бислой, как правило одно вещество.
Слайд 3232 Ионные каналы
состоят из связанных
между собой белковых субъединиц, формирующих в мембране гидрофильную селективную пору
Слайд 3333 Свойства ионных каналов
Специфичность
Проводимость
Наличие сенсора
Наличие воротной системы
Слайд 3434
Четыре вида каналов:
А - ионселективный канал (открытый)
В – хемо-чувствительный канал
С –
потенциал-зависимый канал
Д – механо-зависимый канал
Слайд 3535 Модель воротной системы канала
Слайд 3636 Осмос и электроосмос
Это движение растворителя из
раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.
В случае электроосмоса движущей силой является электрохимический градиент.
Слайд 37Фильтрация 37
Это движение растворителя под действием гидростатического давления
Слайд 3838 Активный транспорт
Осуществляется против электрохимического градиента
Система в
высшей степени специфична
Необходимы источники энергии в виде АТФ или др.
Некоторые насосы обменивают один вид ионов на другой
Некоторые насосы выполняют электрическую работу (перенос заряда)
Избирательно подавляются блокаторами
Гидролиз АТФ для транспорта происходит ферментами, встроенными в мембрану
Слайд 3939 Активный транспорт
Первично- активный транспорт
Вторично- активный транспорт
Без изменения
структуры мембраны
С изменением структры мембраны
Слайд 4040 Первичный активный транспорт
(насосы, АТФ-азы)
Обеспечивает перенос веществ против градиента
их концентрации с затратой энергии АТФ
Слайд 4141 Вторичный активный транспорт
В качестве источника энергии использует химический
или электрохимический градиент какого-либо вещества
Слайд 4242 Различают:
однонаправленный (унипорт),
сочетанный (симпорт) и
разнонаправленный (антипорт) транспорт.
Слайд 43Эндоцитоз 43
Образуется окаймленная везикула (3),
Везикула сливается с вакуолью (4).
Вакуоль и ее содержимое претерпевают превращения (5),
Клатрин и молекулы рецептора возвращаются в плазматическую мембрану до повторного использования (6)
Молекулы лиганда связываются молекулами рецептора, расположенными в окаймленных ямках (1);
Ямки образуются при связывании молекул клатрина с поверхностной мембраной.
Происходит инвагинация окаймленной ямки (2)
Слайд 44Экзоцитоз 44
В аппарате Гольджи из предшественника образуется конечный секрет;
Везикула
с секретом доставляется к плазматической мембране;
Мембрана везикулы сливается с плазматической мембраной и вещество высвобождается во внеклеточную среду
В ЭПР синтезируется предшественник секрета;
От ЭПР везикула с веществом транспортируется к аппарату Гольджи;
Слайд 4646 Общая характеристика
возбудимых тканей
Все клетки нашего организма
обладают свойством раздражимости.
Раздражимость – это способность клеток переходить из состояния физиологического покоя в состояние функциональной активности при действии внешних или внутренних стимулов.
Три вида тканей: нервная, мышечная и секреторная обладают особой формой раздражимости – возбудимостью.
Возбудимость – способность ткани реагировать возбуждением на внешние стимулы.
Возбуждение – реакция на раздражение путем изменения мембранного потенциала.
Разновидности
биологических реакций
Раздражение – любая ответная реакция на действие раздражителя, свойственная всему живому
Возбуждение – активная реакция специализированных (возбудимых) клеток на внешнее воздействие
Слайд 4848 Классификация раздражителей по происхождению
естественные (нервные импульсы)
искусственные (физические, химические, физико-химические)
Классификация раздражителей по биологическому принципу:
адекватные, которые при минимальных энергетических затратах вызывают возбуждение ткани в естественных условиях существования организма;
неадекватные, которые вызывают в тканях возбуждение при достаточной силе и продолжительном воздействии.
Слайд 50Классификация раздражителей по физической природе:
Физические: механические, термические, гравитационные, электрические, звуковые,
световые, радиационные, геомагнитные
Химические: кислоты, щелочи, соли, медиаторы, гормоны
Физико-химические: рН, рСО2, рО2, осмотическое и онкотическое давление
Биологические: микроорганизмы, комплекс антиген-антитело, водители ритма, условные и безусловные рефлексы
Слайд 5151
Классификация раздражителей по силе:
Подпороговые
Пороговые
Надпороговые
Сверхпороговые
Слайд 5252
Свойства возбудимых тканей:
Общие:
Возбудимость
Проводимость
Лабильность
Специфические:
сокращение
выделение секрета
Слайд 53это способность возбуждаться
(генерировать импульсы)
в ответ на действие раздражителя.
Критерием возбудимости является
порог возбуждения (порог, ЕК, КУД) - это минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать ответную реакцию.
Чем больше порог – тем меньше возбудимость!
53 Возбудимость
Слайд 5454 Проводимость
- это способность проводить возбуждение
(м/сек).
Проводимость выше в нервной ткани, ниже в мышечной ткани.
Лабильность
- это функциональная подвижность, способность возбуждаться в соответствии с ритмом раздражителя (импульс/сек).
Лабильность выше в нервной ткани, ниже в мышечной ткани.