физиология. 1. Раздражимость и возбудимость. Виды возбудимых тканей и их свойства. Общие и специфические
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
Ионотропные рецепторы (слева) имеют канал, через который проходят ионы (такие как Na+ и K+). Канал состоит из 5 субъединиц, выстроенных в круг. Метаботропные рецепторы (справа) не имеют канал, но они связаны с G-белком внутри клетки, что позволяет передавать сигналы. ИОНОТРОПНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ- Рецепторы, которые действуют, непосредственно открывая ионные каналы, что позволяет определенным ионам проходить в клетки и из клеток. Ионотропные рецепторы.Вследствие образования постсинаптического потенциала происходит открытие соответствующего ионного канала или сразу при действии медиатора, или через активацию G-белка. При этом рецептор или сам образует ионный канал, или связан с ним. После присоединения лиганда и активации рецептора происходит открытие канала для соответствующего иона. В результате на мембране образуется постсинаптический потенциал. Ионотропные рецепторы – это путь быстрой передачи сигнала и образования ПСП без изменения процессов метаболизма в клетке. Метаботропные рецепторы.Это более сложный путь передачи сигнала. При этом после связывания лиганда с рецептором происходит активация каскада фосфорилирование-дефосфорилирование. Это осуществляется или прямо, или через вторичные посредники, например, через тирозинкиназу, или через цАМФ, или цГМФ, или инозитолтрифосфат, или диацилглицерол, или за счет увеличения внутриклеточного кальция, что в результате приводит к активации протеинкиназ. Фосфорилирование чаще всего включает в себя активацию цАМФ-зависимой или диацилглицерол-зависимой протеинкиназы. Эти эффекты развиваются более медленно и длятся более долго. Лиганды — это вещества, избирательно взаимодействующие с данным рецептором. Если фармакологическое вещество активирует данный рецептор, оно является агонистом для него, а если снижает его активность – то антагонистом.Связывание лиганда с рецептором приводит к изменению конформации рецептора, вседствие чего или открываются ионные каналы, или запускается каскад реакций, приводящих к изменениям метаболизма. 8. Нейротрансмиттеры и их классификация. Особенности структурно-функциональной организации рецепторов к нейротрансмиттерам на примере NMDA-рецептора к глутамату, ГАМКА-рецептора к гамма-аминомасляной кислоте и D-1-рецептора к дофамину. Понятие об агонистах и антагонистах. Нейромедиаторы – это вещества, образующиеся в пресинаптических нервных окончаниях, хранящиеся там в особых везикулах, выделяющиеся из нервных окончаний под действием нервного импульса в синапс, связывающиеся со специфическим рецептором на постсинаптической мембране и имеющие механизмы для быстрого удаления медиаторов из синаптической щели. Классификация медиаторов: 1) химическая, основанная на структуре медиатора; 2) функциональная, основанная на функции медиатора. Химическая классификация. 1. Сложные эфиры – ацетилхолин (АХ). 2. Биогенные амины: 1) катехоламины (дофамин, норадреналин (НА), адреналин (А)); 2) серотонин; 3) гистамин. 3. Аминокислоты: 1) гаммааминомасляная кислота (ГАМК); 2) глютаминовая кислота; 3) глицин; 4) аргинин. 4. Пептиды: 1) опиоидные пептиды:а) метэнкефалин;б) энкефалины;в) лейэнкефалины; 2) вещество «P»; 3) вазоактивный интестинальный пептид; 4) соматостатин. 5. Пуриновые соединения: АТФ. 6. Вещества с минимальной молекулярной массой: 1) NO; 2) CO. Функциональная классификация. 1. Возбуждающие медиаторы: 1) АХ; 2) глютаминовая кислота; 3) аспарагиновая кислота. 2. Тормозящие медиаторы, вызывающие гиперполяризацию постсинаптической мембраны, после чего возникает тормозной постсинаптический потенциал, который генерирует процесс торможения: 1) ГАМК; 2) глицин; 3) вещество «P»; 4) дофамин; 5) серотонин; 6) АТФ. Критерии нейромедиаторов: 1) вещество должно синтезироваться и накапливаться в пресинаптических нервных окончаниях, из которых должно выделяться в ответ на деполяризацию; 2) выделившийся нейромедиатор должен оказывать постсинаптическое действие путем взаимодействия со специфическим постсинаптическим рецептором; 3) вещество должно или разрушаться в синаптической щели, или удаляться из нее с помощью механизма обратного захвата; 4) введение этого вещества в нервную ткань должно оказывать такое же действие, как и эндогенное вещество. NMDA-рецепторы (глутаматные) Ион магния удаляется при деполяризации постсинаптической мембраны, на которой находится рецептор. Одновременно с этим для функционирования рецептора должен поступить в синаптическую щель глутамат. Такая активация рецептора вызывает открытие ионного канала, селективного к катионам, что ведёт к притоку в клетку Na+ и, в небольшом объёме, Ca+2, а K+ покидает клетку. Ионы кальция, вошедшие через канал, активируют протеинкиназу CaMK-II. Этот процесс играет ключевую роль в синаптической пластичности, а следовательно и в процессах обучения и памяти Рецепторы ГАМК — группа клеточных рецепторов, эндогенным агонистом которых является γ- аминомасляная кислота (ГАМК), основной тормозной медиатор в нервной системе позвоночных. Дофаминовый рецептор D1 — рецептор дофамина, сопряжённый с G-белками, стимулирующий аденилатциклазу (катализирует превращение АТФ в цАМФ, действующего как вторичный посредник. цАМФ взаимодействует с протеинкиназой А, ионными каналами, связанными с циклическими нуклеотидами, и регулирует их функции.) Агонисты- Вещества, которые при взаимодействии со специфическими рецепторами вызывают в них изменения, приводящие к биологическому эффекту. Стимулирующее действие агониста на рецепторы может приводить к активации или угнетению функции клетки. Антагонисты- Вещества, связывающиеся с рецепторами, но не вызывающие их стимуляции. Их внутренняя активность равна нулю. 9. Виды мышц. Механизм сокращения и расслабления скелетных мышц (теория скольжения). Сила, работа и утомление мышц. Особенности сокращения гладких мышц. Виды мышц В организме человека имеется три вида мышц: • скелетные (их ещё называют поперечно- полосатыми); • гладкие • и миокард, или сердечная мышца. Различают два вида сокращения: а) изотоническое сокращение (изменяется длина, тонус не меняется); б) изометрическое сокращение (изменяется тонус без изменения длины волокна). Молекулярные механизмы сокращения скелетной мышцы Согласно теории скольжения нитей, мышечное сокращение происходит благодаря скользящему движению актиновых и миозиновых филламентов друг относительно друга. Механизм скольжения нитей включает несколько последовательных событий. • Головки миозина присоединяются к центрам связывания актинового филламента (рис. 2, А). • Взаимодействие миозина с актином приводит к конформационным перестройкам молекулы миозина. Головки приобретают АТФазную активность и поворачиваются на 120 ° . За счет поворота головок нити актина и миозина передвигаются на «один шаг» друг относительно друга (рис. 2, Б). • Рассоединение актина и миозина и восстановление конформации головки происходит в результате присоединения к головке миозина молекулы АТФ и ее гидролиза в присутствии Са++ (рис. 2, В). • Цикл «связывание – изменение конформации – рассоединение – восстановление конформации» происходит много раз, в результате чего актиновые и миозиновые филламенты смещаются друг относительно друга, Z -диски саркомеров сближаются и миофибрилла укорачивается (рис. 2, Г). 1 – актиновый филламент, 2 – центр связывания, 3 – миозиновый филламент, 4 – головка миозина, 5 – Z -диск саркомера. Сопряжение возбуждения и сокращения в скелетной мышце В состоянии покоя скольжения нитей в миофибрилле не происходит, так как центры связывания на поверхности актина закрыты молекулами белка тропомиозина (рис. 3, А, Б). Возбуждение (деполяризация) миофибриллы и собственно мышечное сокращение связаны с процессом элетромеханического сопряжения, который включает ряд последовательных событий. 1 – поперечная трубочка саркоплазматич екой мембраны, 2 – саркоплазматич екий ретикулум, 3 – ион Са++ , 4 – молекула тропонина, 5 – молекула тропомиозина. • В результате срабатывания нейромышечног о синапса на постсинаптической мембране возникает ВПСП, который генерирует развитие потенциала действия в области, окружающей постсинаптическую мембрану. • Возбуждение (потенциал действия) распространяется по мембране миофибриллы и за счет системы поперечных трубочек достигает саркоплазматического ретикулума. Деполяризации мембраны саркоплазматического ретикулума приводит к открытию в ней Са++ -каналов, через которые в саркоплазму выходят ионы Са++ (рис. 3, В). • Ионы Са++ связываются с белком тропонином. Тропонин изменяет свою конформацию и смещает молекулы белка тропомиозина, которые закрывали центры связывания актина (рис. 3, Г). • К открывшимся центрам связывания присоединяются головки миозина, и начинается процесс сокращения (рис. 3, Д). Для развития указанных процессов требуется некоторый период времени (10–20 мс). Время от момента возбуждения мышечного волокна (мышцы) до начала ее сокращения называют латентным периодом сокращения . Расслабление скелетной мышцы Расслабление мышцы вызывается обратным переносом ионов Са++ посредством кальциевого насоса в каналы саркоплазматического ретикулума. По мере удаления Са++ из цитоплазмы открытых центров связывания становится все меньше и в конце концов актиновые и миозиновые филламенты полностью рассоединяются; наступает расслабление мышцы. Контрактурой называют стойкое длительное сокращение мышцы, сохраняющееся после прекращения действия раздражителя. Кратковременная контрактура может развиваться после тетанического сокращения в результате накопления в саркоплазме большого количества Са++ ; длительная (иногда необратимая) контрактура может возникать в результате отравления ядами, нарушений метаболизма Работа скелетной мышцы Сила сокращения скелетной мышцы определяется 2 факторами: • числом ДЕ, участвующих в сокращении; • частотой сокращения мышечных волокон. Работа скелетной мышцы совершается за счет согласованного изменения тонуса (напряжения) и длины мышцы во время сокращения. Виды работы скелетной мышцы: • динамическая преодолевающая работа совершается, когда мышца, сокращаясь, перемещает тело или его части в пространстве; • статическая (удерживающая) работа выполняется, если благодаря сокращению мышцы части тела сохраняются в определенном положении; • динамическая уступающая работа совершается, если мышца функционирует, но при этом растягивается, так как совершаемого ею усилия недостаточно, чтобы переместить или удержать части тела. Во время выполнения работы мышца может сокращаться: • изотонически – мышца укорачивается при постоянном напряжении (внешней нагрузке); изотоническое сокращение воспроизводится только в эксперименте; • изометричеки – напряжение мышцы возрастает, а ее длина не изменяется; мышца сокращается изометрически при совершении статической работы; • ауксотонически – напряжение мышцы изменяется по мере ее укорочения; ауксотоническое сокращение выполняется при динамической преодолевающей работе. Правило средних нагрузок – мышца может совершить максимальную работу при средних нагрузках. Утомление – физиологическое состояние мышцы, которое развивается после совершения длительной работы и проявляется снижением амплитуды сокращений, удлинением латентного периода сокращения и фазы расслабления. Причинами утомления являются: истощение запаса АТФ, накопление в мышце продуктов метаболизма. Структурная организация и сокращение гладких мышц Структурная организация . Гладкая мышца состоит из одиночных клеток веретенообразной формы (миоцитов), которые располагаются в мышце более или менее хаотично. Сократительные филламенты расположены нерегулярно, вследствие чего отсутствует поперечная исчерченность мышцы. Механизм сокращения аналогичен таковому в скелетной мышце, но скорость скольжения филламентов и скорость гидролиза АТФ в 100–1000 раз ниже, чем в скелетной мускулатуре. Механизм сопряжения возбуждения и сокращения . При возбуждении клетки Cа++ поступает в цитоплазму миоцита не только из саркоплазматичекого ретикулума, но и из межклеточного пространства. Ионы Cа++ при участии белка кальмодулина активируют фермент (киназу миозина), который переносит фосфатную группу с АТФ на миозин. Головки фосфорилированного миозина приобретают способность присоединяться к актиновым филламентам. Сокращение и расслабление гладких мышц . Скорость удаления ионов Са++ из саркоплазмы значительно меньше, чем в скелетной мышце, вследствие чего расслабление происходит очень медленно. Гладкие мышцы совершают длительные тонические сокращения и медленные ритмические движения. Вследствие невысокой интенсивности гидролиза АТФ гладкие мышцы оптимально приспособлены для длительного сокращения, не приводящего к утомлению и большим энергозатратам. 10. Виды сокращения скелетных мышц. Механизм развития одиночных и суммированных (тетанических) сокращений мышц. Механизмы мышечного тонуса. Оптимум и пессимум мышечного сокращения. Фазы и режимы сокращения скелетной мышцы Фазы мышечного сокращения При раздражении скелетной мышцы одиночным импульсом электрического тока сверхпороговой силы возникает одиночное мышечное сокращение, в котором различают 3 фазы (рис. 4, А): • латентный (скрытый) период сокращения (около 10 мс), во время которого развивается потенциал действия и протекают процессы электромеханического сопряжения; возбудимость мышцы во время одиночного сокращения изменяется в соответствии с фазами потенциала действия; • фаза укорочения (около 50 мс); • фаза расслабления (около 50 мс). Характеристика одиночного мышечного сокращения. Происхождение зубчатого и гладкого тетануса. А – фазы и периоды иышечного сокращения, Б – режимы мышечного сокращения, возникающие при разной частоте стимуляции мышцы. Изменение длины мышцы показано синим цветом, потенциал действия в мышце - красным, возбудиумость мышцы - фиолетовым. Режимы мышечного сокращения В естественных условиях в организме одиночного мышечного сокращения не наблюдается, так как по двигательным нервам, иннервирующим мышцу, идут серии потенциалов действия. В зависимости от частоты приходящих к мышце нервных импульсов мышца может сокращаться в одном из трех режимов (рис. Б). • Одиночные мышечные сокращения возникают при низкой частоте электрических импульсов. Если очередной импульс приходит в мышцу после завершения фазы расслабления, возникает серия последовательных одиночных сокращений. • При более высокой частоте импульсов очередной импульс может совпасть с фазой расслабления предыдущего цикла сокращения. Амплитуда сокращений будет суммироваться, возникнет зубчатый тетанус – длительное сокращение, прерываемое периодами неполного расслабления мышцы. • При дальнейшем увеличении частоты импульсов каждый следующий импульс будет действовать на мышцу во время фазы укорочения, в результате чего возникнет гладкий тетанус – длительное сокращение, не прерываемое периодами расслабления. Мышечный тонус - важный показатель, позволяющий судить об уровне поражения мышц. Его оценивают по сопротивлению мышцы пассивному движению. В среднем мозге расположены древние центры управления движениями. К ним относятся верхние холмики четверохолмия , красное ядро , ретикулярная формация среднего мозга и черное вещество .(ответственны за тонус мышц, бессознательные, автоматические движения и принадлежат экстрапирамидной системе ). Оптимум и пессимум частоты Амплитуда тетанического сокращения зависит от частоты импульсов, раздражающих мышцу. Оптимумом частоты называют такую частоту раздражающих импульсов, при которой каждый последующий импульс совпадает с фазой повышенной возбудимости (рис., A) и соответственно вызывает тетанус наибольшей амплитуды. Пессимумом частоты называют более высокую частоту раздражения, при которой каждый последующий импульс тока попадает в фазу рефрактерности (рис., A), в результате чего амплитуда тетануса значительно уменьшается. 11. Функции центральной нервной системы. Основные принципы деятельности ЦНС. Классификации рефлексов (по рецепторному, центральному и эффекторному признакам). Значение обратной афферентации. Функции центральной нервной системы Центральная нервная система обеспечивает согласованную деятельность внутри организма. В результате чего организм работает как единое целое.Эта функция обеспечивается механизмами: • пусковой — центральная нервная система запускает работу органов; • корригирующий — приспособительная работа органа в соответствии с потребностями организма; • интегрирующий- это соподчинение и объединение тканей и органов в центрально-периферическую систему, деятельность которой направлена на достижение полезного для организма приспособительного результата ; • регулирующий- центральная нервная система обеспечивает связь организма с внешней средой, т. е. приспосабливает человека к условиям существования и обеспечивает его поведение. Основным принципом функционирования ЦНС является процесс регуляции, управления физиологическими функциями, которые направлены на поддержание постоянства свойств и состава внутренней среды организма. ЦНС обеспечивает оптимальные взаимоотношения организма с окружающей средой, устойчивость, целостность, оптимальный уровень жизнедеятельности организма. Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии ЦНС. По рецепторному: 1) интероцептивные- возникающий при раздражении рецепторов внутренних органов и сосудов 2) экстероцептивные-раздражение рецепторов внешней поверхноcти тела 3) проприоцептивные- раздражение рецепторов скелетных мышц, суставов, сухожилий. По характеру ответной реакции, в зависимости от того, какие органы в ней участвуют • моторные, или двигательные рефлексы - исполнительным органом служат мышцы; • секреторные рефлексы - заканчиваются секрецией желез; • сосудодвигателъные рефлексы - проявляющиеся в сужении или расширении кровеносных сосудов. По месту расположения нейронов, участвующих в рефлексе • спинальные рефлексы - нейроны расположены в спинном мозге • бульбарные рефлексы - осуществляемые при обязательном участии нейронов продолговатого мозга • мезэнцефальные рефлексы - осуществляемые при участии нейронов среднего мозга • диэнцефальные рефлексы - участвуют нейроны промежуточного мозга • кортикальные рефлексы - осуществляемые при участии нейронов коры больших полушарий головного мозга По биологическому значению:пищевые, оборонительные, половые , |