Вопросы 1-5 физиология. Возбудимые ткани. Понятия раздражимость, возбудимость биологических структур
 Скачать 325.95 Kb.
|
|
Экзаменационный вопрос 1 Возбудимые ткани. Понятия «раздражимость», «возбудимость» биологических структур. Раздражимость – это свойство всего живого реагировать на внешние воздействия изменением структуры и функций. Все клетки и ткани обладают раздражимостью. Возбудимость – это способность высокоорганизованных тканей (нервной, мышечной, железистой) реагировать на раздражение изменением физиологических свойств и генерации процесса возбуждения. Наиболее высокой возбудимостью обладает нервная система, затем мышечная ткань и наконец железистые клетки. Понятия «ткань», «возбудимые ткани», «невозбудимые ткани» Возбудимые ткани – их ткани способны в ответ на раздражение генерировать специфическую реакцию – возбуждение. К возбудимым тканям относятся: -нервная (возб-е прояв-ся в генерации нервного импульса и его проведении) -мышечная (возб-е прояв-ся в сокращении) -железистая (возб-е прояв-ся в выделении секрета) Невозбудимые ткани – их ткани не способны в ответ на раздражение генерировать специфическую реакцию – возбуждение. К невозбудимым тканям относятся: -эпителиальная -соединительная -ретикулярная -жировая -хрящевая -костная -кровь Ткань (лат. textus, греч. histós) — совокупность клеток и межклеточного вещества, объединённых общим или межстанционным[неизвестный термин] происхождением, строением и выполняемыми функциями. Свойства возбудимых клеток и тканей. Возбудимым тканям присущи следующие свойства: – возбудимость – способность возбуждаться; – проводимость – способность проводить нервный импульс (скорость проведения у нерва может достигать 120 м/с, т.е. 600 км/ч); – сократимость – способность развивать силу или напряжение при возбуждении; – лабильность – функциональная подвижность, т.е. способность к ритмической активности (нерв способен в 1 с генерировать до 1000 нервных импульсов); – секреторная активность. Лабильность возбудимых структур по Н.Е.Введенскому. Н.Е.Введенский (1892 г.): лабильность - это скорость, с которой в ткани возникает и успевает закончиться полный период отдельного импульса возбуждения. В дальнейшем (в том числе исследования индивидуальных характеристик, связанных с особенностями физиологии нервной системы): лабильность -это скорость возникновения и прекращения нервных процессов. Рефрактерность возбудимых структур. Рефрактерность – способность ткани терять или снижать возбудимость в процессе возбуждения. При этом в ходе ответной реакции ткань перестает воспринимать раздражитель. Рефрактерность бывает абсолютной (нет ответа ни на какой раздражитель) и относительной (возбудимость восстанавливается, и ткань отвечает на подпороговый или сверхпороговый раздражитель) . Экзаменационный вопрос 2 Биологическая мембрана. Понятие «биологическая мембрана». Биологическая мембрана, биомембрана или клеточная мембрана-это селективно проницаемая мембрана, которая отделяет клетку от внешней среды или создает внутриклеточные компартменты. Биологические мембраны, в виде мембран эукариотических клеток, состоят из фосфолипидного бислоя со встроенными, интегральными и периферическими белками, используемыми для связи и транспортировки химических веществ и ионов. Концептуальная модель биологической мембраны.  Биохимическая и топологическая классификация мембранных белков. Мембранные белки могут быть классифицированы по топологическому или биохимическому принципу. Топологическая классификация основана на том, сколько раз белок пересекает липидный бислой. В соответсвии с этим критерием белки подразделяются на монотопические, битопические и политопические: монотопические белки взаимодействуют с одной поверхностью мембраны и не пересекаю её; битопические пронизывают мембрану насквозь и взаимодействуют с обеими её поверхностями; политопические пронизывают мембрану несколько раз (многократное взаимодействие с липидами). По биохимической классификации мембранные белки делятся на интегральные и периферические. Интегральные мембранные белки прочно встроены в мембрану и могут быть извлечены из липидного окружения только с помощью детергентов или неполярных растворителей. По отношению к липидному бислою интегральные белки могут быть трансмембранными политопическими или интегральными монотопическими. Периферические мембранные белки являются монотопическими белками. Они либо связаны слабыми связями с липидной мембраной, либо ассоциируют с интегральными белками за счёт гидрофобных, электростатических или других нековалентных сил. Таким образом, в отличие от интегральных белков они диссоциируют от мембраны при обработке соответствующим водным раствором (например, с низким или высоким pH, с высокой концентрацией соли или под действием хаотропного агента). Эта диссоциация не требует разрушения мембраны. Предметные модели биологической мембраны. Функции мембраны Первая модель – монослой. Молекулы фосфолипидов, будучи помещенными на границу раздела вода-воздух (вода-масло), выстраиваются в один слой так, что гидрофильные (полярные) головки погружаются в воду, а гидрофобные «хвосты» в контакт с водой не вступают, остаются в воздухе (масле). Молекулы фосфолипидов как бы «отслаиваются» от воды. Пока молекул немного, они располагаются на поверхности «прильнув» к воде головками и выставив наружу «хвосты» Если постепенно уменьшать площадь, занимаемую монослоем, удастся получить монослой, в котором молекулы расположены так же плотно, как и в одном из монослоев мембраны. При изменении состояния липидных молекул (под действием температуры, взаимодействия липидов с различными лекарственными препаратами и пр.) меняется площадь, занимаемая молекулами. Поэтому в билогических и медицинских исследованиях широко используются монослои синтетических липидов, изолированных на различных природных мембранах. Вторая модель – плоские бислойные липидные мембраны (БЛМ) Такие мембраны получают на маленьких отверстиях диаметром около 1 мм в пластинке из пластика (например, фторопласта), погруженной в водную среду. На отверстие наносят каплю раствора липида (в спирте, хлороформе, гептане и других растворителях). Растворитель диффундирует из раствора в воду и на отверстии остается пленка липида. Эта пленка спонтанно утончается до тех пор, пока не образуется бимолекулярный слой толщиной около 6 нм. Лишний липид собирается в виде ободка-торуса у краев отверстия (рис. 4).На плоских мембранах можно проводить электрические измерения. Эта система особенно полезна для изучения пор, каналов или переносчиков, которые облегчают или ускоряют перенос заряда через бислой из одного водного компартамента в другой. В водные камеры нетрудно поместить электроды, растворы в них можно легко заменять, а измерение тока и напряжение высокоточных и высокочувствительных. Третья модель – липосома. Липидные слои, если они имеют большую протяженность, стремятся замкнуться сами на себя, чтобы спрятать гидрофобные «хвосты» от воды. При этом образуются фосфолипидные везикулы – липосомы Они представляют собой мельчайшие пузырьки (везикулы), состоящие из билипидной мембраны. Липосомы фактически являются биологической мембраной, полностью лишенной белковых молекул. На липосомах часто проводят эксперименты по изучению влияния различных факторов на свойства мембраны, или, наоборот, влияния мембранного окружения на свойства встраиваемых белков. В медицине липосомы используются для доставки лекарственных веществ, приготавливая их в среде, содержащей чужое вещество, в определенные органы и ткани. Таким способом готовят липосомные кремы и мази в дерматологии и косметологии. Сами липосомы не токсичны, полностью усваиваются в организме и являются надежной липидной микрокапсулой для направленной доставки лекарства. Свойства и функции биологических мембран. Общие свойства клеточных мембран: легко проницаемы для воды и нейтральных липофильных соединений в меньшей степени проницаемы для полярных веществ (сахара, амиды) плохо проницаемы для небольших ионов (Na+, Cl- и др.) характерно высокое электрическое сопротивление асимметричность могут самопроизвольно восстанавливать целостность жидкостность Экзаменационный вопрос 3 Везикулярный транспорт веществ через мембрану. Эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз, рецептор-опосредованный эндоцитоз) Везикулярный перенос можно разделить на два вида: экзоцитоз - вынос из клетки макромолекулярных продуктов, и эндоцитоз - поглощениеклеткой макромолекул. При эндоцитозе определенный участок плазмалеммы захватывает, как бы обволакивает внеклеточный материал, заключает его в мембранную вакуоль, возникшую за счет впячивания плазматической мембраны. В такую первичную вакуоль, или в эндосому, могут попадать любые биополимеры, макромолекулярные комплексы, части клеток или даже целые клетки, где затем и распадаются, деполимеризуются до мономеров, которые путем трансмембранного переноса попадают в гиалоплазму. Основное биологическое значение эндоцитоза - это получение строительных блоков за счет внутриклеточного переваривания, которое осуществляется на втором этапе эндоцитоза после слияния первичной эндосомы с лизосомой, вакуолью, содержащей набор гидролитических ферментов. Эндоцитоз формально разделяют на пиноцитоз и фагоцитоз. Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже клеток или их частей) - был впервые описан И,И, Мечниковым. Фагоцитоз, способность захватывать клеткой крупные частицы, встречается среди клеток животных, как одноклеточных (например, амебы, некоторые хищные инфузории), так и для специализированных клеток многоклеточных животных. Специализированные клетки, фагоциты характерны как для беспозвоночных животных (амебоциты крови или полостной жидкости), так и для позвоночных (нейтрофилы и макрофаги). Так же как и пиноцитоз, фагоцитоз может быть неспецифическим (например, поглощение фибробластами или макрофагами частичек коллоидного золота или полимера декстрана) и специфическим, опосредуемым рецепторами на поверхности плазматической мембраны фагоцитирующих клеток. При фагоцитозе происходит образование больших эндоцитозных вакуолей - фагосом, которые затем сливаясь с лизосомами образуют фаголизосомы. Пиноцитоз вначале определялся как поглощение клеткой воды или водных растворов разных веществ. Сейчас известно, что как фагоцитоз так и пиноцитоз протекают очень сходно, и поэтому употребление этих терминов может отражать лишь различия в объемах, массе поглощенных веществ. Общее для этих процессов то, что поглощенные вещества на поверхности плазматической мембраны окружаются мембраной в виде вакуоли - эндосомы, которая перемещается внутрь клетки. Эндоцитоз, включая пиноцитоз и фагоцитоз, может быть неспецифическим или конститутивным, постоянным и специфическим, опосредуемым рецепторами (рецепторным). Неспецифический эндоцитоз(пиноцитоз и фагоцитоз), так называется потому, что он протекает как бы автоматически и часто может приводить к захвату и поглощению совершенно чуждых или безразличных для клетки веществ, например, частичек сажи или красителей. Экзоцитоз Форма активного транспорта и объемного транспорта, при котором клетка транспортирует молекулы из клетки. В качестве активного транспортного механизма экзоцитоз требует использования энергии для транспортировки материала. Экзоцитоз и его аналог, эндоцитоз, используются всеми клетками, потому что большинство важных для них химических веществ представляют собой большие полярные молекулы, которые не могут проходить через гидрофобную часть клеточной мембраны пассивными способами. Экзоцитоз - это процесс, при котором высвобождается большое количество молекул; таким образом, это форма объемного транспорта. Экзоцитоз происходит через секреторные порталы в плазматической мембране клетки, называемые поросомами Трансцитоз Трансцитоз — (лат. trans — сквозь, через и греч. cytos — клетка) — процесс, который характерен для некоторых типов клеток, объединяющий признаки экзоцитоза и эндоцитоза. На одной поверхности клетки формируется эндоцитозный пузырек, который переносится к противоположному концу клетки и становится экзоцитозным пузырьком, выделяет своё содержимое во внеклеточное пространство (например, в сосуды). Процессы трансцитоза протекают активно в цитоплазме плоских клеток, выстилающих сосуды (эндотелиоцитах), особенно в капиллярах. В этих клетках пузырьки, сливаясь, способны образовывать временные трансцеллюлярные каналы, через которые могут транспортироваться водорастворимые молекулы. Ход образования эндоцитозных пузырьков опосредуется особыми фузогенными (от лат. fusio — слияние) мембранными белками, которые концентрируются в местах инвагинации плазмалеммы. Эти же белки при экзоцитозе способствуют слиянию мембраны пузырька с плазмалеммой. Заметную роль в процессах экзоцитоза и эндоцитоза играют элементы цитоскелета, как например, микрофиламенты и микротрубочки. Экзаменационный вопрос 4 Транспорт веществ через мембрану без изменения архитектоники мембраны. Простая диффузия. Закон А.Фика.  Перенос веществ из области высокой концентрации в область низкой без затрат энергии. Диффузия - пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации. Осмос - пассивное перемещение некоторых веществ через полупроницаемую мембрану. облегчённая диффузия. кинетика михаэлиса-ментен.  Облегченная диффузия — процесс трансмембранного переноса веществ по градиенту концентрации с участием мембранных белков-переносчиков без затраты энергии. Активный транспорт. Активный транспорт — энергозависимый трансмембранный перенос против электрохимического градиента. Различают первичный и вторичный активный транспорт. Первичный активный транспорт осуществляют насосы (различные АТФазы), вторичный — симпортёры (сочетанный однонаправленный транспорт) и антипортёры (встречный разнонаправленный транспорт). Первичный активный транспорт. Движущая сила трансмембранного переноса возникает при ферментативном гидролизе макроэргических связей АТФ. Родовой термин для таких АТФаз (например, Na+,K+-, H+,K+-, Ca2+‑АТФазы) — насосы. Вторичный активный транспорт. Движущая сила для трансмембранного переноса одного вещества (или ионов) против электрохимического градиента возникает за счёт потенциальной энергии, запасённой за счёт сочетанного переноса ионов (как правило, Na+) по электрохимическому градиенту. В большинстве случаев поступление Na+ в цитозоль из межклеточного пространства и обеспечивает вторичный активный транспорт разных ионов и веществ. Известно 2 типа вторичного активного переноса — симпорт и антипорт Экзаменационный вопрос 5 Сопряжённый транспорт веществ через биологические мембраны. Симпорт, антипорт. Мембранный транспорт веществ различается также по направлению их перемещения и количеству переносимых данным переносчиком веществ: 1) унипорт — транспорт одного вещества в одном направлении в зависимости от градиента 2) симпорт — транспорт двух веществ в одном направлении через один переносчик. 3) антипорт — перемещение двух веществ в разных направлениях через один переносчик. Унипорт осуществляет, например, потенциал-зависимый натриевый канал, через который в клетку во время генерации потенциала действия перемещаются ионы натрия. Симпорт осуществляет переносчик глюкозы, расположенный на внешней (обращенной в просвет кишечника) стороне клеток кишечного эпителия. Этот белок захватывает одновременно молекулу глюкозы и ион натрия и, меняя конформацию, переносит оба вещества внутрь клетки. При этом используется энергия электрохимического градиента, который, в свою очередью создается за счет гидролиза АТФ натрий-калиевой АТФ-азой. Антипорт осуществляет, например, натрий-калиевая АТФаза (или натрий-зависимая АТФаза). Она переносит в клетку ионы калия. а из клетки — ионы натрия. Пассивный котранспорт Пассивный транспорт — это перенос молекул по концентрационному или электрохимическому градиенту, т. е. он определяется только разностью концентрации переносимого вещества на противоположных сторонах мембраны или направлением электрического поля и осуществляется без затраты энергии АТФ. Первичноактивный транспорт. Вторичноактивный транспорт. Первично-активный транспорт - это транспортирование веществ сквозь мембрану против электрохимического градиента, благодаря энергии, которая высвобождается при расщеплении макроэргических соединений. найдено на christmedschool.com Вторичный активный транспорт – это перенос веществ, в данном случае аминокислот, с использованием градиента концентрации натрия между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны. Вторичный активный транспорт основан на наличии низкой концентрации ионов натрия внутри клеток, создаваемой мембранным ферментом Na +, K + -АТФазой. Специфический белок-транспортер связывает на апикальной поверхности энтероцитов аминокислоту и ион натрия. |