Fiziologicheskie_osnovy_povedenia / ФИЗИОЛОГИЯ Практическая часть и картинки / 05_ПР5 Строение хим. и электр. синапса, механизм передачи сигнала с одной нерв. клетки на другую

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 5

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕРВНЫХ КЛЕТОК

Цель работы: рассмотреть строение химического и электрического синапса, изучить механизм передачи сигнала с одной нервной клетки на другую, выполнить практическую часть работы

Теоретическая часть

В основе нейронной доктрины лежит понятие о синапсе и синаптическом контакте. Термин синапс заимствован английским физиологом Нобелевским лауреатом по физиологии и медицине 1932 года Чарльзом Шеррингтоном из греческого языка, где он обозначает соединение.

Синапс – это структура, обеспечивающая передачу возбуждающих или тормозящих влияний между двумя возбудимыми клетками.

В возбуждающих синапсах осуществляется перенос нервного импульса от одной клетки другой, а в тормозных – полученный клеткой импульс препятствует ее возбуждению. Следовательно, главная функция синапса состоит в осуществлении модуляции нервного импульса.

В структуру синапса входят:

- пресинаптическая мембрана;

- синаптическая щель;

- постсинаптическая мембрана;

Пресинаптическая мембрана – это мембрана клетки, передающая импульс. В ее области локализованы кальциевые каналы, способствующие слиянию синаптических пузырьков и выделению медиатора в синаптическую щель. Синаптическая щель – пространство между пре- и постсинаптической мембранами (около 20 нм). Постсинаптическая мембрана – это участок плазмолеммы клетки, воспринимающей медиаторы генерирующий нервный импульс. Он снабжен рецепторной зоной для восприятия нейромедиатора.

Передача сигналов от клетки к клетке может осуществляться либо путем прямого прохождения потенциалов действия (в электрических синапсах), либо с помощью специальных молекул – нейромедиаторов (в химических синапсах).

В электрическом синапсе передача нервного импульса осуществляется только в специализированных структурах – щелевых контактах, где расстояние между клетками 2 нм, а пресинаптическая и постсинаптическая мембраны связаны проводящими каналами (коннексонами).

В химических синапсах расстояние между клетками составляет 20-40 нм. Пространство между пресинаптической и постсинаптической мембраной, называемое синаптическая щель является частью межклеточного пространства, заполненного жидкостью с низким электрическим сопротивлением. Из-за чего электрический сигнал рассеивается прежде, чем он достигнет следующей клетки.

В пресинаптической части присутствуют пресинаптические пузырьки, заполненные веществом (медиатором), участвующим в передаче возбуждения на постсинаптическую мембрану. Наибо­лее распространенными медиаторами являются норадреналин (в адренергических синапсах) и ацетилхолии (в холииергических).

Рассмотрим механизм передачи нервного импульса посредством холинергического синапса, нейромедиатором в котором служит ацетилхолин. Медиатор синтезируется в нервных окончаниях и теле нейрона и накапливается в пузырьках нервных окончаний. В фазу деполяризации потенциала действия в мембране нервного окончания открываются кальциевые каналы, и ионы кальция по концентрационному градиенту поступают из внеклеточной среды внутрь нервного окончания. Ионы кальция связываются со специфическими белками оболочки пузырьков, в которых содержится нейромедиатор. В результате чего пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, и медиатор высвобождается в синаптическую щель.

Физиологический эффект ацетилхолина на постсинаптический нейрон является результатом его воздействия на рецепторы постсинаптической мембраны. На постсинаптической мембране холинергического синапса имеются N- и М-типы рецепторов. N–рецепторы чувствительны к никотину, а М-рецепторы – чувствительны к мускарину.

Связывание ацетилхолина с N–рецептором открывает ионные каналы кальция и натрия, ионы поступают внутрь клетки, вызывают быструю деполяризацию постсинаптической мембраны – возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП).

Связывание ацетилхолина с М-рецептором ведет к тому, что ионы кальция поступают внутрь нейрона, а ионы калия выходят из него, вызывая гиперполяризацию мембраны – тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП).

Эффекты изменения ионной проводимости постсинаптической мембраны при участии ацетилхолина и М-холинергических рецепторов являются более длительными, чем при активации N-холинорецепторов. Благодаря чему этот медиатор участвует в механизмах памяти и обучения в нейронах гиппокампа и коры больших полушарий мозга.

Основным тормозным медиатором в ЦНС является гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Данный медиатор действует на хлорные рецепторы постсинаптической мембраны, вызывая открытие хлорных каналов. В результате анионы хлора, поступая внутрь клетки, понижают, таким образом, возбудимость нейрона (т.е. приводят к гиперполяризации). В результате гиперполяризации постсинаптической мембраны, происходит снижение возбудимости нейрона и торможение его функций.

Таким образом, возникновение постсинаптического потенциала обеспечивает реакция связывания медиатора и белкового рецептора, что вызывает изменение ионной проводимости постсинаптической мембраны.

Практическая часть

Задание 1. Найдите в тексте описание синаптических структур, заполните таблицу 1.

Таблица 1 – Синаптическая структура

Структура	Описание
Пресинаптическая мембрана	_______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________
Синаптическая щель	_______________________________________________
Постсинаптическая мембрана	_______________________________________________

Задание 2. Подпишите обозначения на рисунке 1, заполните таблицу 2

Рисунок 1 – Схема химического синапса

Таблица 2 – Структуры химического синапса

	______________________		______________________
	______________________		______________________
	______________________		______________________
	______________________		______________________

Оценка ____

Задание 3. Подпишите обозначения на рисунке 1 и заполните таблицу 2

Рисунок 2 – Схема электрического синапса

Таблица 3 – Строение химического синапса

	______________________		______________________
	______________________		______________________
	______________________		______________________
	______________________		______________________

Оценка ____

Задание 4. Сравните строение и свойства химического и электрического синапса, заполните таблицу 4

Таблица 4 - Сравнение химического и электрического синапсов

Свойства	Электрический синапс	Химический синапс
межклеточное расстояние
физиологический эффект1
скорость передачи информации
точность передачи информации
чувствительность к температуре

Задание 5. Опишите процессы, происходящие в ходе передачи нервного импульса

^{Рисунок 3 - Схема передачи мембранного потенциала}

^{а – ___________________________________________________________}

^{б – ___________________________________________________________}

^{в – ___________________________________________________________}

Задание 6. Укажите на схеме (рисунок 4) направление движения ионов натрия и калия и определите состояние постсинаптической мембраны

Рисунок 4 – Схема взаимодействия ацетилхолина с никатинзависимым рецепторным белком

Контрольные вопросы

1. Дайте определение синапса. Перечислите различные виды синапсов.

2. Дайте характеристику основным структурам синапса.

3. Перечислите последовательности происходящих в синапсе процессов.

4. Что такое возбуждающий и тормозящий постсинаптический потенциал?

5. Что такое электрические синапсы? Какую роль играют коннексоны?

6. Оцените скорость распространения нервного импульса через химическому и электрический синапс.

1 - возбуждающее или тормозящее действие

6