9. Механизмы сокращения мышц.

Скелетная мышца представляет собой сложную систему, преобразующую химическую энергию в механическую работу и тепло. Мышечное волокно является многоядерной структурой, окруженной мембраной и содержащей специализированный сократительный аппарат — миофибриллы. Кроме этого, важнейшими компонентами мышечного волокна являются митохондрии, системы продольных трубочек — саркоплазматическая сеть (ретикулум) и система поперечных трубочек — Т-система.

Сократительные белков миофибриллы состоят из актина и миозина. Актины представлены двойной нитью, закрученной в двойную спираль. В спирали располагаются молекулы белка тропомиозина и тропонина. Тропонин и тропомиозин играют важную роль в механизмах взаимодействия актина и миозина.

В процессе сокращения мышечного волокна в нем происходят следующие преобразования:

Передача возбуждения с двигательного нейрона на мышечное волокно происходит с помощью медиатора, возникает ПД. Таким образом, генерация ПД является первым этапом мышечного сокращения.

Вторым этапом является распространение ПД внутрь мышечного волокна по поперечной системе трубочек, которая служит связующим звеном между поверхностной мембраной и сократительным аппаратом мышечного волокна. Электрическая стимуляция места контакта приводит к активации ферментов. Таким образом, на первых этапах происходит преобразование электрического сигнала ПД в химический — повышение внутриклеточной концентрации Са₂+, т. е. электрохимическое преобразование.

Участие ионов Са₂+ в механизме взаимодействия актина и миозина опосредовано через тропонин и тропомиозин. Таким образом, четвертым этапом электромеханического сопряжения является взаимодействие кальция с тропонином.

Сократительная способность скелетной мышцы характеризуется силой сокращения, которую развивает мышца, длиной укорочения, степенью напряжения мышечного волокна, скоростью укорочения и развития напряжения, скоростью расслабления.

10. Принципы работы химического синапса.

ХИМИЧЕСКИЙ СИНАПС — особый тип межклеточного контакта между нейроном и клеткой-мишенью. Состоит из трёх основных частей: нервного окончания с пресинаптической мембраной, постсинаптической мембраны клетки-мишени и синаптической щели между ними. Основная функция межнейронных синапсов и нервно-мышечных соединений состоит в передаче импульсов от рецепторовкэффекторам.

Пресинаптическая мембрана покрывает нервное окончание, к которому приходит импульс. В нервном окончании содержится медиатор, заключённый в пузырьки (везикулы). Нервный импульс, пришедший по аксону к нервному окончанию, деполяризует пресинаптическую мембрану, что приводит к открытию электровозбудимых кальциевых каналов в ней. Ca2+ в более высокой концентрации содержится в межклеточной жидкости, но не может войти в клетку, пока эти каналы закрыты. Когда каналы открываются, ионы кальция устремляются внутрь нервного окончания и стимулируют выделение медиатора в синаптическую щель. При этом везикуля могут полностью сливаться с наружной мембраной нервного окончания, после выделения медиатора пузырек вновь отделяется от внешней мембраны окончания.

Ширина синаптической щели 40—50 нм, она заполнена межклеточной жидкостью. Через щель молекулы медиатора диффундируют к постсинаптической мембране, дойдя до которой, действуют на белки-рецепторы. Некоторые из рецепторов являются ионными каналами для различных катионов и анионов, и действие на них медиатора опосредственно вызывает деполяризацию (возбуждающие медиаторы) или гиперполяризацию (тормозные медиаторы) постсинаптической мембраны.

Для синапсов с химическим способом передачи возбуждения характерны синоптическая задержка проведения возбуждения, длящаяся около 0,5 мс.

В тормозных синапсах этот процесс развивается следующим образом: аксонное окончание синапса деполяризуется, что приводит к появлению слабых электрических токов, вызывающих мобилизацию и выделение в синаптическую щель специфического тормозного медиатора. Он изменяет ионную проницаемость постсинаптической мембраны таким образом, что в ней открываются поры. Эти поры не пропускают ионы Na+ (что вызвало бы деполяризацию мембраны), но пропускают ионы К+ из клетки наружу, в результате чего происходит гиперполяризация постсинаптической мембраны.

ПРОВЕДЕНИЕ НЕРВНОГО ИМПУЛЬСА ИМЕЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ:

1. ОДНОНАПРАВЛЕННОСТЬ ПЕРЕДАЧИ - нервные импульсы передаются только от пресинаптической мембраны к постсинаптической мембране. Таким образом, синапс работает по принципу клапана, что обеспечивает надежность работы нервной системы.

3. АДАПТАЦИЯ - при непрерывной стимуляции количество освобождающегося в синапсе медиатора постепенно уменьшается до тех пор, пока запасы медиатора не будут истощены, тогда дальнейшая передача им сигналов тормозится. Это предотвращает повреждение эффекторов вследствие перевозбуждения.