🗊Презентация ФИЗИОЛОГИЯ СИНАПСОВ. ФИЗИОЛОГИЯ НЕЙРОНА. ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ

ТЕМА № 6. ФИЗИОЛОГИЯ СИНАПСОВ. ФИЗИОЛОГИЯ НЕЙРОНА. ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ

ПЛАН: Классификация и структура синапсов. Механизм передачи возбуждения в синапсах. Медиаторная теория передачи возбуждения. Представление о рецептивной субстанции постсинаптической мембраны. Постсинаптические потенциалы. Нервно-мышечный синапс. Возбуждающие (деполяризующие) синапсы (Дж. Экклс) и их медиаторы. Ионные механизмы ВПСП. Тормозящие (гиперполяризующие) синапсы и их медиаторы. Ионные механизмы ТПСП. Нейрон как структурно-функциональная единица ЦНС. Физиологические свойства нервных и глиальных клеток, их взаимосвязанная деятельность. Особенности возникновения и распространения возбуждения в нейроне. Триггерные характеристики мембраны нейронов. Физиология желез. Функциональные свойства железистой ткани. Электрофизиология железистой клетки.

СИНАПС ((synapsis (греч.) – соединение, связь) – зона специализированного контакта между двумя возбудимыми клетками, в которой происходит передача возбуждения с сохранением, изменением или исчезновением его информационного значения. Термин ввел английский физиолог Чарльз Шеррингтон в 1897 году. Синапс – это не просто релейная (передаточная) станция на пути распространения возбуждения. Здесь информация перерабатывается. В 1 грамме мозга млекопитающих 1018 синапсов.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИНАПСОВ:

СТРОЕНИЕ СИНАПСА: 1. Пресинаптическая структура – нельзя говорить пресинаптическая мембрана. Т.к. пресинаптическое окончание содержит митохондрии и пузырьки (везикулы) с медиатором (последних до 300 000). Порция медиатора в одной везикуле – квант. В нервно-мышечном синапсе у лягушки это до 10 000 молекул ацетилхолина, у млекопитающих – до 20 000.

СТРОЕНИЕ СИНАПСА: 2. Синаптическая щель. 3. Постсинаптическая мембрана. 4. Инактивационная система – 1) ферменты, разрушающие медиатор (ацетилхолин разрушает холинэстераза, норадреналин – катехол-О-метил-трансфераза (КОМТ) и моноаминооксидаза (МАО)); 2) обратный захват медиатора в бляшку (reuptake); 3) диффузия медиатора из щели в межклеточную жидкость.

Секреция нейромедиатора осуществляется в специализированных участках пресинаптического нервного окончания  – активных зонах  – участках утолщения пресинаптической мембраны. Состоят из «плотной полоски» и сгруппированных около неё синаптических пузырьков, потенциалозависимых кальциевых каналов, специальных белков экзоцитоза и элементов цитоскелета. Количество: в нервно-мышечном синапсе 30 - 40, в межнейронных синапсах  – около десятка. Расположены напротив постсинаптических складок – скоплений рецепторов в постсинаптической мембране, что уменьшает задержку в передаче сигнала, связанную с диффузией нейромедиатора.

Жизненный цикл синаптических пузырьков. Образуются в теле нейрона в эндоплазматическом ретикулуме и комплексе Гольджи и с аксонным транспортом поступают в нервные окончания, где мелкие синаптические пузырьки посредством активного транспорта заполняются медиатором и передвигаются к пресинаптической мембране. Освобождение медиатора может осуществляться посредством экзоцитоза с полным («классический» механизм) либо неполным (механизм «kiss and run») слиянием.

ПЕРЕДАЧА ВОЗБУЖДЕНИЯ В ХИМИЧЕСКОМ СИНАПСЕ

Кроме того, кальций соединяется с кальмодулином, что активирует кальмодулинкиназу, которая фосфорилирует белковый комплекс – синтаксин. Он расположен на поверхности везикулы, состоит из 4 белков, прикрепляет пузырек к цитоскелету.

Рецептор состоит из: узнающего центра – со стороны щели, комплементарен к медиатору; ионного канала; фильтра – суженный участок канала, имеющий заряд, в результате чего канал пропускает ионы определенного размера и заряда; воротного устройства – на внутренней поверхности, управляется химическим путем (после соединения медиатора с рецептором ворота открываются).

На постсинаптической мембране выделяют 2 участка, различающихся по свойствам: 1) субсинаптическая мембрана (прилежит к щели) – хемовозбудима, на ней расположен рецептор; 2) внесинаптическая мембрана – электровозбудима.

Электровозбудимая Хемовозбудимая Каналы потенциалозависимы Каналы хемозависимы т.е. управляются потенциалом т.е. управляются медиатором Каналы селективны Каналы относительноселективны (только для натрия или калия) пропускают и натрий, и калий (но не кальций) Регенераторного типа Нерегенераторного типа

Поэтому кураре и его производные применяются для выключения естественного дыхания при оперативных вмешательствах.

В результате поступления натрия внутрь клетки на постсинаптической мембране развивается деполяризация – возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). ВПСП – это локальный ответ. Его величина зависит от количества выделившегося медиатора. Время нарастания ВПСП – 1 - 2 мс, спада 5 - 20 мс, амплитуда 10 мВ.

В нервно-мышечном синапсе, который по форме напоминает пластинку, ВПСП называют потенциалом концевой пластинки (ПКП).

На субсинаптической мембране появилась деполяризация, а внесинаптическая мембрана по прежнему поляризована. Появляется разность потенциалов. Это приводит к замыканию силовой линии, которая выходит в области невозбужденной внесинаптической мембраны и деполяризует ее. В нервно-мышечном синапсе деполяризация внесинаптической мембраны достигает критического уровня, т.к. в ответ на одиночный (унитарный) пресинаптический ПД из пресинаптической структуры выделяется много медиатора (у лягушки 200 квантов, у млекопитающих 2000), амплитуда ВПСП достаточна для того, чтобы довести деполяризацию внесинаптической мембраны до критического уровня. На внесинаптической мембране генерирует потенциал действия – распространяющееся возбуждение.

Квантовый состав передачи – количество квантов медиатора, которое вызывает развитие ВПСП, который доводит деполяризацию внесинаптической мембраны до Ек. m=p х n m – квантовый состав передачи p – средняя вероятность мембраны пузырька разорваться n – число пузырьков на стартовых позициях.

ТОРМОЗЯЩИЕ (ГИПЕРПОЛЯРИЗУЮЩИЕ) СИНАПСЫ И ИХ МЕДИАТОРЫ. ИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ТОРМОЗНОГО ПОСТСИНАПТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА (ТПСП)

ГАМК – основной ингибиторный нейротрансмиттер в ЦНС млекопитающих. Играет роль регулятора возбудимости нейронов во всех отделах ЦНС. У человека ГАМК также непосредственно отвечает за регуляцию тонуса мышц.

Соединение тормозного медиатора с рецептором  открытие хлорных каналов  ток хлора. Его направление будет зависеть от величины МП: 1) если МП=-80 мВ (это хлорный равновесный потенциал), то хлор никуда двигаться не будет (равновесный заряд препятствует движение иона по концентрационному градиенту); 2) если МП=-40 мВ, то по концентрационному градиенту хлор будет поступать внутрь клетки  гиперполяризация мембраны; 3) если МП=-120 мВ, то по электрическому градиенту (против концентрационного) хлор будет выходить из клетки (внутренний отрицательный заряд будет его выталкивать, а наружный положительный – притягивать)  деполяризация мембраны.

МЕХАНИЗМЫ ТОРМОЗНОГО ЭФФЕКТА ТПСП: 1. Если ТПСП – гиперполяризационный, он рождает силовую линию, входящую во внесинаптическую мембрану, что ее гиперполяризует. 2. Во всех случаях имеет значение действие хлорного шунта на ВПСП – хлорный ток (в тормозных синапсах) закорачивает натриевый (в рядом расположенных возбуждающих синапсах).

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА (ЦНС)

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕЙРОНОВ

Нейроны также различают по виду нейротрансмиттера, который в них образуется. Некоторые примеры:

КЛАССИФИКАЦИЯ ЧАСТЕЙ НЕЙРОНА Дендриты  – короткие отростки. Это рецепторная зона (возбуждающий или тормозящий вход). На них имеются многочисленные выросты (шипики) с расположенными них синаптическими окончаниями. Образование шипиков происходит всю жизнь, что является одним из механизмов, обеспечивающих развитие новых синаптических контактов в процессе обучения. Тело  – интегративная зона. Аксон  – проводящая возбуждение зона. Разветвления аксона – образуют синапсы с соседними клетками (выход).

СВОЙСТВА НЕЙРОНОВ:

ОСОБЕННОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В НЕЙРОНЕ Распространение пикового потенциала – один из способов передачи информации. Информация к нейронам поступает через синапсы. На теле и отростках одного нейрона может быть до 20 000 синапсов. Выходной сигнал покидает нейрон через аксон. Нейроны организованы в нейрональные сети, которые определяют функции центральной нервной системы.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ НЕЙРОНА

ИНТЕГРАТИВНАЯ ФУНКЦИЯ НЕЙРОНА – качественная обработка поступающей информации. Нейрон обрабатывает огромное количество импульсов разной модальности (модальность – это качественная характеристика раздражителя) и на основе этого принимает решение. ТЕОРИИ:

ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ Железистая ткань также относится к возбудимым. Секреция – процесс образования внутри гландулоцитов специфического продукта (секрета) из поступивших веществ и его выделения из клетки. ГЛАНДУЛОЦИТЫ

Гландулоциты выделяют различные по химической природе продукты (один или несколько): белки липопротеиды мукополисахариды растворы солей, оснований и кислот.

Секрет – продукт метаболизма данной клетки. Экскрет – продукт катаболизма данной клетки. Рекрет – продукт, поглощенный клеткой из крови и затем выделенный в неизмененном виде.

синтез и транспорт секреторного продукта формирование секреторных гранул выделение секрета из клетки – экзоцитоз

По типу секреторного продукта экзокринные железы также могут быть разделены на 3 категории: Серозные – секретируют водянистый, часто бедный белком продукт. Слизистые – секретируют вязкий продукт, богатый углеводами (или гликопротеинами). Сальные – секретируют жировой продукт.

Особенности биопотенциалов секреторных клеток: низкие величина и скорость изменения; градуальность; различная поляризованность базальной и апикальной мембран; гетерохронность изменения поляризованности мембраны при секреции.

Мембранный потенциал гландулоцитов равен от -30 до -75 мВ. Стимуляция секреции его меняет. Это изменение – секреторный потенциал. У разных гландулоцитов он различен. Влияет на секреторный цикл и сопряжение его фаз, синхронизацию активности гландулоцитов в составе данной железы (вместе с химическим взаимодействием их через межклеточные контакты).

Для возбуждения большинства видов гландулоцитов характерна деполяризация их мембран, а для некоторых – гиперполяризация.

Различие в поляризованности базальной и апикальной мембран составляет 2 – 3 мВ, что создает значительное электрическое поле (20 – 30 В/см). Его напряженность при возбуждении секреторной клетки возрастает (примерно вдвое). Это способствует перемещению секреторных гранул к апикальному полюсу клетки и выходу секреторного материала из клетки.