39. Молекулярные механизмы быстрых биологических ответов.

Центральным звеном любых экологических отношений являются разнообразные биологические ответы – это система адекватных реакций организма на определенный внешний или внутренний сигнал.

40. Молекулярные механизмы формирования нервного импульса. 

По дендриту нервный импульс идёт к телу нейрона, а по аксону от тела. Аксоны и дендриты могут быть различными по длине и количеству. (Лавинообразное открытие каналов).

Распределение идёт по каскадному принципу. При распределении по нейрону идёт каскадный процесс из-за изменения потенциала.

Механизм работы мембранного генератора выглядит следующим образом. В состоянии покоя между наружной поверхностью нервного волокна и находящейся внутри протоплазмой существует разность потенциалов, причем поверхность клетки заряжена положительно по отношению к протоплазме. Эта разность потенциалов называется потенциалом покоя. Она обусловлена тем, что ионный состав протоплазмы нервных и мышечных клеток сильно отличается от ионного состава окружающей внеклеточной жидкости; в протоплазме концентрация ионов калия в 30—50 раз больше, а ионов натрия — в 10 раз меньше, чем снаружи.

Положительно заряженные ионы калия, выходя через клеточную мембрану наружу, создают потенциал покоя. Ионы натрия (заряженные тоже положительно), проходя в обратном направлении, создают противоположный эффект, но так как в состоянии покоя мембрана значительно более проницаема для калия, чем для натрия, первый процесс доминирует, и в результате возникает указанная выше разность потенциалов.

Когда мембрана переходит в возбужденное состояние (под влиянием внешнего воздействия, возбуждения соседних участков мембраны и т. д.) избирательным образом меняется ее проницаемость для различных ионов. Сначала происходит резкое увеличение натриевой проницаемости мембраны и поток положительно заряженных ионов натрия устремляется внутрь клетки. При этом разность потенциалов по обе стороны мембраны сначала снижается до нуля, а затем меняет знак: аксоплазма становится заряженной положительно по отношению к внеклеточной среде. После этого снова начинает преобладать поток ионов калия наружу, и система постепенно возвращается к исходному состоянию покоя. Деполяризация мембраны происходит локально и постепенно. Возникнув в одном месте, деполяризация быстро распространяется на всю мембрану.

41. Молекулярные механизмы передачи нервного импульса через синапс.

Электрический синапс – механическая и электропроводящая связь между двумя примыкающими нейронами. Синапсическая щель очень узкая. Основная функция – проведение импульса к активно работающим мышцам.

Поступление нервного импульса в синаптическую бляшку вызывает деполяризацию пресинаптической мембраны и повышение ее проницаемости для ионов кальция в результате того, что открываются потенциал-зависимые кальциевые каналы. Ионы кальция входят в синаптическую бляшку и вызывают слияние синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной. Медиатор из синаптических пузырьков попадает в синаптическую щель. Весь этот процесс называется электросекреторным сопряжением . После высвобождения медиатора материал пузырьков используется для образования новых, заполняемых молекулами медиатора.

Молекулы медиатора диффундируют через синаптическую щель (примерно за 0,5 мс) и связываются с рецепторами на постсинаптической мембране . При этом изменяется конфигурация молекулы рецептора, что приводит к открытию ионных каналов и поступлению в постсинаптическую клетку ионов, вызывающих сдвиг мембранного потенциала постсинаптической мембраны ( постсинаптический потенциал - деполяризационный ( возбуждающие синапсы ) или гиперполяризационный ( тормозные синапсы ) в зависимости от вида медиатора и рецептора. Молекулы медиатора сразу же удаляются из синаптической щели либо путем их реабсорбции пресинаптической мембраной, либо путем диффузии из щели или ферментативным гидролизом.

Промежуток времени между моментом поступления потенциала действия к пресинаптическому окончанию и началом смещения заряда постсинаптической мембраны называется синаптической задержкой. Более общая функция электрических синапсов, основанная на проведении ими сигнала в обоих направлениях, заключается в синхонизации активности нейронных популяций.

Химические синапсы – особый тип межклеточного контакта между нейроном и клеткой-мишенью. У данного типа синапса роль посредника (медиатора) передачи выполняет химическое вещество. Синаптическая щель раз в 10 больше. Отсутствуют конненксомы. Подводятся синапсические пузырьки с нейромедиатором. На мембране пузырька есть былковыйткомплекс, который может взаимодействовать с нейроном, но только после получения сигнала. Дойдя до постсинапсической мембраны, нейромедиаторы контактируют со следующим нейроном. Работают сравнительно медленно, но могут обепечить тонкую регуляцию.

Для проведения нервного импульса через химический синапс необходимо наличие ионов кальция, иначе высвобождение медиатора не происходит.

42. Рецепторные белки, молекулы или мол. комплексы клетки, способные специфически связывать др. молекулы, несущие внешние для клетки регуляторные сигналы (напр., гормоны, нейромедиаторы), или реагировать на физ. факторы (напр., свет); благодаря конформац. изменениям, инду-цируемыми этими сигналами, рецепторные белки запускают определенные каскадные биохим. процессы в клетке, в результате чего реализуется ее физиол. ответ на внеш. сигнал.

Большинство рецепторные белки локализовано в плазматич. мембране и представляет собой пронизывающие мембрану глико-протеины. Они взаимод. с белковыми или пептидными гормонами, а также с низкомол. биорегуляторами, например с простагландинами. аминокислотами. Рецептор света—ро-допсин- локализован в мембранных структурах сетчатки глаза. Внутриклеточные рецепторные белки обычно локализованы в ядре и взаимод. со стероидными гормонами и гормонами щитовидной железы (производными тирозина).

Известно неск. механизмов, по которым активированные рецепторные белки запускают биохим. процессы в клетке. Напр., при взаимод. ацетилхолина с никотиновым холинорецептором (чувствителен не только к ацетилхолину, но также и к никотину), локализованным в постсинаптич. мембране, открывается Na-канал. Увеличение внутриклеточного содержания Na⁺ приводит к деполяризации мембраны, что обусловливает передачу нервного импульса.

Др. группа мембранных рецепторные белки сопряжена с мембрано-связанными регуляторными ферментами, в частности с аденилатциклазой, гуанилатциклазой, фосфолипазой С. К рецепторные белки, активирующимаденилатциклазу. относят, например, b-адренергич. рецепторы (см. Адреноблокирующие средства. Адреномиметические средства), рецепторы глюкагона. тирео-тропного гормона; к рецепторные белки, ингибирующим этот фермент,-a₂-адренергич. рецепторы, некоторые опиатные рецепторы (см. Опиоидные пептиды), рецепторысоматостатина. один из рецепторные белки, активирующих фосфолипазу С,-a₁-адренергич. рецептор.