Физиология как наука
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
ПАРАБИОЗ Парабиоз - означает "около жизни". Он возникает при действии на нервы парабиотических раздражителей (аммиак, кислота, жирорастворители, КCl и т.д.), этот раздражитель меняет лабильность, снижает ее. Причем снижает ее фазно, постепенно. Фазы парабиоза: 1. Сначала наблюдается уравнительная фаза парабиоза. Обычно сильный раздражитель дает сильный ответ, а меньший - меньший. Здесь наблюдаются одинаково слабые ответы на различные по силе раздражители( Демонстрация графика). 2. Вторая фаза - парадоксальная фаза парабиоза. Сильный раздражитель дает слабый ответ, слабый - сильный ответ. 3. Третья фаза - тормозная фаза парабиоза. И на слабый и на сильный раздражитель ответа нет. Это связано с изменением лабильности. Первая и вторая фаза - обратимые, т.е. при прекращении действия парабиотического агента ткань восстанавливается до нормального состояния, до исходного уровня. Третья фаза - не обратимая, тормозная фаза через короткий промежуток времени переходит в гибель ткани. Механизмы возникновения парабиотических фаз 1. Развитие парабиоза обусловлено тем, что под действием повреждающего фактора происходит снижение лабильности, функциональной подвижности. Это лежит в основе ответов, которые называют фазы парабиоза. 2. В нормальном состоянии ткань подчиняется закону силы раздражения. Чем больше сила раздражения, тем больше ответ. Существует раздражитель, который вызывает максимальный ответ. И эту величину обозначают как оптимум частоты и силы раздражения. Если эту частоту или силу раздражителя превысить, то ответная реакция снижается. Это явление - пессимум частоты или силы раздражения. 3. Величина оптимума совпадает с величиной лабильности. Т.к. лабильность - это максимальная способность ткани, максимально большой ответ ткани. Если лабильность меняется, то величины, на которых вместо оптимума развивается пессимум, сдвигаются. Если изменить лабильность ткани, то та частота, которая вызывала оптимум ответа, теперь будет вызывать пессимум. Биологическое значение парабиоза Открытие Введенским парабиоза на нервно-мышечном препарате в лабораторных условиях имело колоссальные последствия для медицины: 1. Показал, что явление смерти не мгновенно, существует переходный период между жизнью и смертью. 2. Этот переход осуществляется пофазно. 3. Первая и вторая фазы обратимы, а третья не обратимая. Эти открытия привели в медицине к понятиям - клиническая смерть, биологическая смерть. Клиническая смерть - это обратимое состояние. Биологическая смерть - необратимое состояние. Как только сформировалось понятие "клиническая смерть", то появилась новая наука - реаниматология ("ре" - возвратный предлог, "анима" - жизнь). 9. Действие постоянного тока… Постоянный ток на ткань оказывает два вида действия: 1. Возбуждающее действие 2. Электротоническое действие. Возбуждающее действие сформулировано в трех законах Пфлюгера: 1. При действии постоянного тока на ткань возбуждение возникает только в момент замыкания цепи или в момент размыкания цепи, или при резком изменении силы тока. 2. Возбуждение возникает при замыкании под катодом, а при размыкании - под анодом. 3. Порог катодзамыкательного действия меньше, чем порог анодразмыкательного действия. Разберем эти законы: 1. Возбуждение возникает при замыкании и размыкании или при сильном действии тока, потому что именно эти процессы создают необходимые условия для возникновения деполяризации мембран под электродами. 2. Под катодом, замыкая цепь, мы по существу вносим мощный отрицательный заряд на наружную поверхность мембраны. Это приводит к развитию процесса деполяризации мембраны под катодом. Поэтому именно под катодом возникает процесс возбуждения при замыкании. Рассмотрим клетку под анодом. При замыкании цепи происходит внесение мощного положительного заряда на поверхность мембраны, что приводит к гиперполяризации мембраны. Поэтому под анодом никакого возбуждения нет. Под действием тока развивается аккомодация. КУД смещается вслед за потенциалом мембраны, но в меньшей степени. Возбудимость снижается. Нет условий для возбуждения Разомкнем цепь - потенциал мембраны быстро вернется к исходному уровню. КУД быстро меняться не может, он будет возвращаться постепенно и быстро меняющийся потенциал мембраны достигнет КУД - возникнет возбуждение. В этом главная причина того, что возбуждение возникает в момент размыкания. В момент размыкания под катодом КУД медленно возвращается к исходному уровню, а потенциал мембраны это делает быстро. 1. Под катодом при длительном действии постоянного тока на ткань возникнет явление - катодическая депрессия. 2. Под анодом в момент замыкания возникнет анодный блок. Главным признаком катодической депрессии и анодного блока является снижение возбудимости и проводимости до нулевого уровня. Однако, биологическая ткань при этом остается живой. Электротоническое действие постоянного тока на ткань. Под электротоническим действием понимают такое действие постоянного тока на ткань, которое приводит к изменению физических и физиологических свойств ткани. В связи с эти различают два вида электротона:
Под физическим электротоном понимают изменение физических свойств мембраны, возникающее под действием постоянного тока - изменение проницаемости мембраны, критического уровня деполяризации. Под физиологическим электротоном понимают изменение физиологических свойств ткани. А именно - возбудимости, проводимости под действием электротока. Кроме того, электротон разделяют на анэлектротон и катэлектротон. Анэлектротон - изменения физических и физиологических свойств тканей под действием анода. Каэлектротон - изменения физических и физиологических свойств тканей под действием катода. Изменится проницаемость мембраны и это будет выражаться в гиперполяризации мембраны и под действием анода будет постепенно снижаться КУД. Кроме того, под анодом при действии постоянного электрического тока развивается физиологический компонент электротона. Значит под действием анода изменяется возбудимость. Как изменяется возбудимость под действием анода? Включили электроток - КУД смещается вниз, мембрана гиперполяризовалась, резко сместился уровень потенциала покоя. Разница меджду КУДом и потенциалом покоя увеличивается в начале действия электрического тока под анодом. Значит возбудимость под анодом в начале будет снижаться. Потенциал мембраны будет медленно смещаться вниз, а КУД - достаточно сильно. Это приведет к восстановлению возбудимости до исходного уровня, а при длительном действии постоянного тока под анодом возбудимость вырастет, так как разница между новым уровнем КУДа и потенциалом мембраны будет меньше, чем в покое. 10. Строение биомембран… Строение биомембран Организация всех мембран имеет много общего, они пос троены по одному и тому же принципу. Основу мембраны составляет липидный бислой (двойной слой амфифильных липидов), которые имеют гидрофильную "головку" и два гидрофобных "хвоста". В липидном слое липидные молекулы пространственно ориентированы, об ращены друг к другу гидрофобными "хвостами", головки мо лекул обращены на наружную и внутреннюю поверхности мембраны. Липиды мембраны: фосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, холестерин. Выполняют, помимо формирования билипидного слоя, другие функции:
Среди мембранных белков выделяют: • периферические - располагаются на наружной или внутренней поверхностях билипидного слоя; на наружной поверхности к ним относятся рецепторные белки, белки адгезии; на внутренней поверхности - белки сис тем вторичных посредников, ферменты; • интегральные - частично погружены в липидный слой. К ним относятся рецепторные белки, белки адгезии; • трансмембранные - пронизывают всю толщу мембраны, причем некоторые белки проходят через мембрану один раз, а другие - многократно. Этот вид мембранных белков формирует поры, ионные каналы и насосы, белки-переносчики, рецепторные белки. Трансмембранные белки играют ведущую роль во взаимодействии клетки с окружающей средой, обеспечивая рецепцию сигнала, проведение его в клетку, усиления на всех этапах распространения. В мембране этот тип белков формирует домены (субъеди ницы), которые обеспечивают выполнение трансмембранными белками важнейших функций. Основу доменов составляют трансмембранные сегменты, образованные неполярными аминокислотными остатками, за крученными в виде ос-спирали и внемембранные петли, пред ставляющие полярные области белков, которые могут достаточно далеко выступать за пределы билипидного слоя мембраны (обозначают как внутриклеточные, внеклеточные сегменты), отдельно выделяют СООН- и NН2-терминальные части домена. Часто просто выделяют трансмембранную, вне- и внут риклеточную части домена - субъединицы. Белки мембраны также делят на:
- адгезивные белки, связывают клетки друг с другом или с внеклеточными структурами;
В состав мембраны входят углеводы в виде гликолипидов и гликопротеидов. Они формируют олигосахаридные цепи, которые располагаются на наружной поверхности мембраны. Свойства мембраны: 1. Самосборка в водном растворе. 2. Замыкание (самосшивание, замкнутость). Липидный слой всегда замыкается сам на себя с образованием полностью отграниченных отсеков. Это обеспечивает самосшивание при повреждении мембраны. 3. Асимметрия (поперечная) - наружный и внутренний слои мембраны отличаются по составу. 4. Жидкостность (подвижность) мембраны. Липиды и белки могут при определенных условиях перемещаться в своем слое:
а также переходить в другой слой:
5. Полупроницаемость (избирательная проницаемость, селективность) для конкретных веществ. Функции мембран Каждая из мембран в клетке играет свою биологическую роль. Цитоплазматическая мембрана: • отграничивает клетку от окружающей среды; • осуществляет регуляцию обмена веществ между клеткой и микроокружением (трансмембранный обмен); • производит распознавание и рецепцию раздражителей; • принимает участие в образовании межклеточных кон тактов; • обеспечивает прикрепление клеток к внеклеточному матриксу; • формирует электрогенез. Мембраны эндоплазматического ретикулума. Гладкого эндоплазматического ретикулума участвуют: • в синтезе фосфолипидов, стероидов, полисахаридов; • в инактивации метаболитов; • в инактивации БАВ; • в детоксикации ядовитых веществ. Шероховатого эндоплазматического ретикулума участвуют: • в синтезе секреторных, лизосомальных и мембранных белков; • в транспорте синтезированных белков в другие отделы клетки; • в прикреплении рибосом. Мембрана аппарата Гольджи: • обеспечивает модификацию белков, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме, предназначенных для секреции и инкреции, включения в мембраны и др.; • участвует в синтезе фрагментов плазматических мембран, лизосом, секреторных гранул; • обеспечивает упаковку в везикулы, секреторные гранулы белков, БАВ. Мембраны митохондрий: 2 мембраны: внутренняя и внешняя. На внутренней мембране митохондрий локализованы ферменты, участвующие в транспорте электронов и синтезе АТФ (окислительное фосфорилирование). Внешняя мембрана митохондрий содержит ферменты общего пути катаболизма. Мембрана лизосомы: • отграничивает ферменты гидролазы от цитозоля, предохраняя клетку от автолиза; • обеспечивает поддержание в лизосоме кислой среды (рН-5,0), необходимой для действия гидролаз; • осуществляет эндоцитоз (фагоцитоз). Ядерная мембрана: • состоит из внешней и внутренней мембран; • отграничивает генетический материал (ДНК) от цитозоля; • имеет поры, позволяющие РНК проникать из ядра в цитоплазму; • регуляторным белкам - из цитозоля в ядро. Рецепторная функция мембран, внутриклеточные пути проведения сигнала Рецепторная функция мембран обеспечивает взаимодейст вие клетки с микроокружением; участие клетки в реакциях тка ни, органа; участие ядра, органелл в формировании реакции клетки на воздействии. Информационные сигналы, которые воздействуют на цитоплазматическую мембрану и вызывают значимые измене ния в деятельности клетки, можно сгруппировать в три группы:
Классификация мембранных рецепторов По локализации делятся на цитоплазматические и ядер ные. По механизму развития событий рецепторы делятся на ионотропные и метаботропные. Ионотропные рецепторы относят к быстроотвечающим рецепторам, ответ в течение миллисекунд. Формируются интегральными белками, имеют несколько субъединиц. Содержат субъединицу, имеющую центр связы вания для сигнальной молекулы. Центры связывания для сигнальной молекулы у ионотропных рецепторов делятся на:
Метаботропные рецепторы - медленноотвечающие (се кунды, минуты, часы). Метаботропные рецепторы делятся на две большие группы:
Рецепторы, не связанные непосредственно с мембранны ми каналами делятся на:
3. Рецепторы, освобождающие факторы транскрипции. Находятся в мембранах цитоплазмы и эндоплазматического ретикулума. При активации от них протеолитическими ферментами цитозоля отщепляется пептидный фрагмент, ко торый, попадая в ядро клетки, запускает транскрипцию соот ветствующего гена. 4. Ядерные рецепторы. Белки-рецепторы стероидных гормонов - факторы транс крипции. Каждый рецептор имеет область для связывания лиганда и участок, взаимодействующий с ДНК. Вторые посредники (мессенджеры) передачи сигнала в клетке. В настоящее время ко вторым посредникам относят цАМФ, цГМФ, ДАГ, ИФ3, ионы Са++. Вторые посредники:
цАМФ: • активируют протеинкиназу А (цАМФ-зависимую протеинкиназу); • активирует фосфодиэстеразу, катализирующую цГМФ. Уровень цАМФ определяется соотношением активности протеинкиназы А и фосфосфодиэстеразы, гидролизующей цАМФ. Значительное влияние на активность цАМФ оказывают производные арахидоновой кислоты. цГТФ:
|