происходит в пресинаптическом окончании. Для этого процесса требуются особые вещества (холин и уксусная кислота), которые транспортируются по микротрубочкам из нервной клетки посредством аксонного транспорта. В процессе синтеза, молекулы ацетилхолина (АХ)

упаковываются в мембранные конструкции - пузырьки.

31)Чем отличается постсинаптическая мембрана от внесинаптической мембраны? Что такое холинорецептор?

1) Постсинаптическая мембрана является хемовозбудимой и не чувствительна к электрическому току, внесинаптическая мембрана электровозбудима;

2)Воротный механизм ионных каналов постсинаптической мембраны чувствителен к медиатору (имеет сенсор медиатора), а внесинаптическая мембрана чувствительна к изменению напряжения на мембране( имеется сенсор напряжения);

3)Ионные каналы постсинаптической мембраны не специализированны, а внесинаптической мембраны-специализированны;

4) Постсинаптическая мембрана не способна генерировать ПД даже при выраженной деполяризации. ПД генерирует внесинаптическая мембрана.

32)Нарисуйте электрограмму потенциала концевой пластинки. Как потенциал концевой пластинки вызывает потенциал действия мышечного волокна?

•Как только медиатор начинает взаимодействовать с белком-рецептором, происходит понижение напряжения на мембране и возникает, так называемый, постсинаптический потенциал (в данном

случае - потенциал концевой пластинки). Это медленное деполяризационное колебание, которое длится несколько миллисекунд. Но это не ПД! – Ведь нет регенеративной деполяризации. По своим характеристикам этот потенциал в точности соответствует локальному ответу. Фактически это очень большой ЛО, который возникает на постсинаптической мембране и отражает процесс взаимодействия медиатора с холинорецепторами. Чем больше молекул Ах свяжется с холинорецепторами концевой пластинки, тем больше будет амплитуда деполяризационной волны

– потенциала концевой пластинки.

На рисунке мы не рисуем КУД, т. к. на постсинаптической мембране отсутствуют электровозбудимые натриевые каналы, а значит ни о каком КУД в принципе не может быть речи.

Деполяризационная волна потенциала концевой пластинки начинает спадать (начнётся реполяризация постсинаптической мембраны) в тот момент, когда молекулы медиатора

разрушатся ацетилхолинэстеразой и каналы восстановят своё исходное состояние.

•

2.Под влиянием мембранной деполяризации открываются кальциевые каналы (это второй необходимый элемент цепи). Ионы кальция по концентрационному градиенту в большом количестве поступают внутрь пресинаптического окончания. При отсутствии ионов кальция, процесс выделения ацетилхолина блокируется. Следует подчеркнуть, что это ключевой момент инициации процесса синаптической передачи.

3.Есть данные, что ионы кальция взаимодействуют в пресинаптической терминали с особым белком - кальмодулином (кальцийсвязывающий белок) и образуют с ним комплекс. Данный комплекс обладает способностью локально стимулировать многие физиологические процессы в протоплазме клеток. Применительно к пресинаптической области это выливается в следующее: пузырьки обнаруживают способность двигаться к пресинаптической мембране. Механизм этого движения не совсем ясен, но связь его с вхождением ионов кальция абсолютно доказана. Также выяснилось, что ионизированный кальций активирует фибриллярно-белковые конструкции цитоскелета терминали аксона. Эти конструкции начинают сокращаться, что фактически обеспечивает выдавливание пузырьков с медиатором наружу - своего рода микросокращение. Согласно другой гипотезе предполагается, что ионы кальция несут на себе выраженный положительный заряд, который способен нейтрализовать отрицательный заряд мембран, покрывающих пузырьки. Это облегчает процесс движения пузырьков к пресинаптической мембране и их последующую интеграцию в структуру этой мембраны.

4.Запускается механизм экзоцитоза: достигнув пресинаптической мембраны пузырек сливается с ней, раскрывается с одной стороны и изливает Ах в синаптическую щель. Это и есть процесс нейросекреции. Количество выводимого медиатора находится в прямо пропорциональной зависимости от концентрации Са++ (в 4-й степени). Если количество ионов кальция увеличится в 2 раза, то количество медиатора возрастет в 16 раз! Аппарат экзоцитоза фактически выступает как химический усилитель.

5.Медиатор мигрирует в пределах синаптической щели. Его основной объем тут же разрушается под влиянием ацетилхолинэстеразы. Продукты гидролиза холин и остаток уксусной кислоты в значительном количестве возвращаются в терминаль для ресинтеза АХ. Однако часть молекул АХ проходит через мукополисахаридный комплекс и, в конце концов, молекулы медиатора вступают в контакт с постсинаптической мембраной.

6.ацетилхолин, пройдя синаптическую щель, начинает взаимодействовать с постсинаптической мембраной. Субстратом взаимодействия является СМ (холинорецептор). Как мы уже отметили, между молекулой ацетилхолина и холинорецептором есть стереосоответствие (соответствуют друг другу как ключ и замок). В результате их взаимодействия происходит конформация белка в составе воротного механизма. Белок как бы притягивается к сенсору медиатора. При этом формируется своеобразный комплекс. Канал открывается. В клетку по градиенту концентрации в большом количестве начинают поступать ионы натрия. Движение ионов не специфично, но ионы Na+ явно превалируют. Если положительно заряженные частицы оказываются на внутренней поверхности мембраны, то мембранный потенциал на постсинаптической мембране уменьшается.

7.Как только медиатор начинает взаимодействовать с белком-рецептором, происходит понижение напряжения на мембране и возникает, так называемый, постсинаптический потенциал (в данном случае - потенциал концевой пластинки). Это медленное деполяризационное колебание, которое длится несколько миллисекунд. Но это не ПД

8.Потенциал концевой пластинки, возникнув, распространяется на электровозбудимую

(внесинаптическую) мембрану мышечного волокна. Т. к. эта мембрана электровозбудима, то на рисунке обозначим КУД. Перенесем момент t0 на второй рисунок (т. е. это один и тот же момент времени!).

35)Опишите молекулярный механизм сокращения скелетной мышцы.

В состоянии покоя актини миозин не взаимодействуют друг с другом, так как их активные центры закрыты. В покое активный центр актина закрыт белком – тропомиозином, к которому прикреплён белок – тропомин.

При возбуждении ионы Са взаимодействуют с тропомином, вызывая конформациютропомиозина. Активный центр миозина открывается, формируется поперечный мостик между актином и миозином, эти мостики начинают совершать гребковые движения, обеспечивая скольжение актина вдоль миозина и сокращение мышцы.

36)Каковы отличия структурно-функциональной организации гладких мышц в сравнении со скелетными?

Чем гладкая мышца по своим свойствам отличается от скелетной?

1. Скелетная мышца является симпластом. Это означает, что каждое ее волокно работает автономно, возбуждение с одного волокна на другое не переходит.

Гладкая мышца имеет волокна веретенообразной формы. Она часто выступает как функциональный синцитий (синцитий - это когда элементы переходят друг в друга).

Что дает нам основание считать гладкомышечную ткань функциональным синцитием? - Дело в том, что при появлении возбуждения в такой мышце, оно может переходить с одного волокна на другое. Ткань реагирует всей своей массой.

За счет чего развивается это явление? - Установлено, что между мембранами отдельных гладкомышечных элементов имеются места тесного соприкосновения мембран - нексусы. Фактически нексусы представляют собой электрические синапсы.

2. Следующее отличие: нити актина и миозина в гладкомышечных клетках не имеют такого упорядоченного расположения как в скелетной мышце, т. е. расположены хаотично. В связи с этим в них отсутствует поперечная исчерченность.

3. Скольжение актина относительно миозина происходит примерно в 100 - 1000 раз медленнее, чем в скелетной мышце. Процесс расслабления тоже идет медленно, но энергия при сокращении гладкой мышцы расходуется в очень незначительном количестве (энергетика в 100 - 500 раз экономичнее). Это очень важно, т. к. многие гладкомышечные органы находятся в состоянии постоянного тонуса (например, резистивные сосуды), следовательно, необходим режим экономии энергоресурсов.

4. Гладким мышцам присущ флексоэлектрический эффект. Это зависимость между электрической активностью гладкой мышцы и степенью напряжения поверхностной протоплазматической мембраны. При растяжении мембраны гладкомышечных элементов, в ней возникает возбуждение (генерируется ПД). Растяжение - это адекватный раздражитель гладкой мускулатуры. В ответ на возникшее возбуждение, развивается сократительная реакция. Для того чтобы этот механизм пришел в действие, необходимо некоторое критическое растяжение мышцы. Этот механизм часто включается в работу в процессе обеспечения тех или иных функций. В качестве примера можно привести механизм регуляции капиллярного кровотока. Капиллярный кровоток - это стабильный процесс. Во многих органах он практически не изменяется на протяжении всей жизни. Такое постоянство обеспечивается работой прекапиллярных сфинктеров. (рисунок с артериолой и капилляром)

40)Как зависит амплитуда тетанического сокращения скелетной мышцы от частоты стимуляции нерва? Что такое оптимальное сокращение, пессимальное сокращение?

Зубчатый тетанус, обычно, переходит в гладкий при частоте 20 импульсов в секунду. Нарисуем картинку, но чтобы ее не загромождать, не будем на ней изображать потенциалы действия, а просто будем отмечать начало и конец раздражения.

При увеличении частоты мы сначала наблюдаем увеличение амплитуды сокращения. Есть ли предел у этого роста?

Амплитуда гладкого тетануса при некоторой оптимальной частоте (она соответствует ~ 60/c) становится наибольшей. “Наилучший” по латыни - optimum. Поэтому такой тетанус стали называть оптимальным.

Число “60” мы уже вспоминали на прошлой лекции в связи с понятием лабильности нервномышечного синапса. Она равна 50-70 волнам возбуждения в секунду. В этот момент проводимость через синапс максимальна. Такое состояние возможно при оптимальной работе всех элементов нервно-мышечного препарата. Синапс в этой системе является самым слабым, уязвимым местом. Что будет если продолжить увеличение частоты стимуляции? Возьмем грубо 150/c. В начале стимуляции мышца сокращается, но не очень мощно, а затем на фоне продолжающегося раздражения происходит расслабление мышцы. Такой тетанус назвали наихудшим - pessimum (пессимальное сокращение).

41)Как и почему изменяется сократительная активность скелетно-мышечного волокна при стойкой деполяризации постсинаптической мембраны.

ПД генерироваться не будет , так как стойкая деполяризация никогда не перейдёт в инактивацию,

при которой пд будут генерироваться

3. Физиология ЦНС

1.Что входит в состав рефлекторной дуги? Нарисуйте схемы двухнейронной, трехнейронной рефлекторных дуг.

Рефлекторная дуга - это путь прохождения рефлекторной реакции (нервных импульсов). Рефлекторная дуга соматического (двигательного) рефлекса состоит из следующих звеньев:

1.рецептор - воспринимает раздражение;

2.афферентное нервное волокно;

3.нервный центр;

4.эфферентное нервное волокно;

5.эффекторный или рабочий орган.

6.В ряде рефлекторных дуг имеется 6 звено - это нейрон обратной связи (обратная афферентация). Он реагирует на рефлекторный ответ и контролирует его. В соматической дуге выделяют нейроны, выполняющие определенные функции. В простейшей моносинаптической рефлекторной дуге 2 нейрона - чувствительный и двигательный. В простой полисинаптической дуге выделяют: чувствительный нейрон, вставочный нейрон, исполнительный эфферентный нейрон.

В дуге вегетативного рефлекса имеются следующие звенья:

1.рецептор;

2.афферентное нервное волокно;

3.нервный центр - в боковых рогах спинного мозга;

4.преганглионарное нервное волокно;

5.вегетативный ганглий;

6.постганглионарное нервное волокно;

7.исполнительный орган.

Нарисуйте схему спинальной двухнейронной, трехнейронной рефлекторной дуги. 3-х нейронная схема; в двухнейронной не будет вставочного (II) нейрона

2.Перечислите основные медиаторы ЦНС (не менее семи). Какой возбуждающий медиатор является самым распространенным в ЦНС?

Медиаторами, или нейротрансмиттерами, нейронов ЦНС являются различные биологически активные вещества. В зависимости от химической природы их можно разделить на 4 группы: 1) амины (ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин), 2) аминокислоты (глицин, глутаминовая, аспарагиновая, гамма-аминомасляная - ГАМК), 3) пуриновые и нуклеотиды (АТФ); 4) нейропептиды (вещество Р, вазопрессин, опоидни пептиды и др.).

Раньше считали, что во всех окончаниях одного нейрона "выделяется один медиатор (по принципу Дейла). За последние годы выяснили, что во многих нейронах может содержаться 2 медиаторы или больше.

По функциональным свойствам медиаторы ЦНС делятся на возбуждающие, тормозные и модулирующие. Возбуждающими медиаторами могут быть различные вещества, которые вызывают деполяризацию постсинаптической мембраны. Важнейшее значение имеют производные глутаминовой кислоты (глутамата).

3.Охарактеризуйте принцип Дейла. Как называется потенциал, возникающий на постсинаптической мембране под влиянием возбуждающего медиатора, каковы его свойства?

Ацетилхолин является нейромедиатором в нервно-мышечном синапсе и в синапсах симпатических ганглиев. Полученные данные позволили Дэйлу сформулировать предоложение о том, что поскольку каждый нейрон представляет собой единую метаболическую систему то, следовательно, во всех его предсинаптических окончаниях должен высвобождаться один и тот же нейромедиатор. 1)Один нейрон синтезирует и использует один и тот же медиатор во всех разветвлениях своего аксона(«один нейронодин медиатор») .2)Но кроме основного медиатора,в окончаниях аксона могут выделяться и другиесопутствующие медиаторы(комедиаторы),играют модулирующую роль В тормозных нейронах спинного мозга (в одном тормозном нейроне -2 быстродействующих типичных медиатора)-ГАМК и глицин.

4.Опишите динамику процессов в центральных синапсах с химическим механизмом передачи возбуждения.

Синапсам принадлежит решающая роль во всей деятельности мозга. Этот вывод обоснован по меньшей мере тремя важными доказательствами:

1.Все химические синапсы функционируют по принципу клапана, поскольку информация в нём может передаваться только от пресинаптической клетки к постсинаптической и никогда - наоборот. Именно этим определяется упорядоченное направление передачи информации в ЦНС.

2.Химические синапсы способны усиливать или ослаблять передаваемые сигналы, причём любая модификация может осуществляться несколькими способами. Эффективность синаптической передачи изменяется в связи с увеличением или уменьшением тока кальция в пресинаптическое окончание, что сопровождается соответствующим увеличением или уменьшением количества выделяющегося медиатора. Деятельность синапса может изменяться в связи с меняющейся чувствительностью постсинаптической мембраны, которая способна уменьшать или увеличивать количество и эффективность функционирования своих рецепторов. Благодаря этим возможностям проявляется пластичность межклеточных соединений, на основе которой синапсы участвуют в процессе научения и формировании следов памяти.

3.Химический синапс представляет собой область действия многих биологически активных веществ, лекарств или иных химических соединений, по той или иной причине поступивших в организм (токсины, яды, наркотики). Одни вещества, имея сходную с медиатором молекулу, конкурируют за право связываться с рецепторами, другие - не позволяют медиаторам своевременно разрушаться, третьи - стимулируют или угнетают выделение медиаторов из пресинаптических окончаний, четвёртые - усиливают или ослабляют действие тормозных медиаторов и т. д. Результатом изменений синаптической передачи в тех или иных химических синапсах может стать появление новых форм поведения.

5.Нарисуйте электрограмму возникновения потенциала действия в нейроне при синаптическом возбуждении?