Вопрос 52

Понятие об ионном канале.

{Диффузия через канал (пору) – вид пассивного транспорта. }Канал – участок мембраны, включающий белковые молекулы и липиды, который образует в мембране проход. Этот проход допускает проникновение через мембрану не только малых молекул, напр.молекул воды, но и более крупных ионов. Диффузия через поры также описывается диффуз.уравнениями, однако наличие пор(каналов) увеличивает проницаемость. Каналы могут проявлять селективность (избирательность) по отношению к разным ионам .

По механизму активации ворот разделяют каналы: механо-, термо-, электро-, гемовозбудимые.

Еще одно облегчение диффузии – это перенос ионов спец.молекулами-переносчиками. Напр. Молекула Валиномицина переносит через бислойные мембраны К+. Эта молекула захватывает К+, образует растворимый в липидах комплекс и проходит через мембрану. (Имеющие такую способность соединения наз-ся ионофоры).

??Блокаторы ионных каналов. Блокаторами ионных каналов являются, например, местные анестетики. Механизм их действия заключается в том, что, проникая в клетку, они закрывают ионные натриевые каналы с внутренней стороны клеточной мембраны и не позволяют ионам натрия войти в клетку. В результате возбуждение по нервному волокну не передается, и чувства боли не возникает. При этом сознание не выключается, то есть эта группа лекарств не влияет на головной мозг.

Вопрос 53

активный транспорт

Обмен вещ-в клетки с окружающей средой возможен благодаря способности мембраны пропускатьразлич в-ва или ее проницаемости.

Различают пассивный и активный перенос мол-л и ионов ч/з биомембраны. Активный транспорт происходит при затрате энергии, которая расходуется на перенос мол-л в область большей их концентрации или движение ионов против сил электрического поля.

Системы мембран, способствующие созданию градиентов ионов К+ и Na+ - натрий-калиевые насосы. (или проще- натриевый насос)

натрий-калиевые насосы входят в состав биомембран , они работают за счет энергии гидролиза мол-л АТФ с образованием мол-л АДФ и неорганич-го фосфата (Ф_н).

натрий-калиевый насосработает обратимо. Ионы натрия активируют натриевый насос на внутренней поверхности клеточной мембраны, а ионы калия – на внешней.

натриевый насос переносит из клетки во внешнюю среду 3 иона натрия в обмен на перенос 2х ионов калия внутрь клетки. при этом создается и поддерживается разность потенциалов на мембране, внутренняя часть клетки имеет “-“заряд.

Вопрос 54

Ионная природа потенциала покоя

Поверхностная мембрана клетки не одинаково проницаема для разных ионов. Кроме того, концентрация каких-либо определенных ионов различна по разные стороны мембраны, внутри клетки поддерживается наиболее благоприятный состав ионов. Эти факторы приводят к появлению в нормально функционирующей клетке разности потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой (потенциал покоя).

Основной вклад в создание и поддержание потенциала покоя вносят ионы Na+, K+, Cl-. Суммарная плотность потока этих ионов равна: J=J_Na +J_K-J_Cl

В стационарном состоянии суммарная плотность потока равна нулю, т.е. число различных ионов, проходящих в единицу времени через мембрану внутрь клетки, равно числу выходящих из клетки через мембрану: J=0.

уравнение Нернста для равновесного состояния. При этом следует пренебречь проницаемостями всех ионов, кроме ионов одного сорта. Тогда, напр., для ионов K+: φ_M=-RT/F * ln [K+]_i/[K+]_0.

55. Механизм генерации и распространения потенциала действия. Особенности распространения потенциала действия по немиелинизированным и миелинизированным волокнам. Механизм действия местных анестетиков.

При возбуждении нервных клеток, клеток мышцы и даже клеток водорослей между внутриклеточной средой и окружающим раствором возникает изменение мембранного потенциала, напоминающее затухающее колебание и называемое потенциалом действия. Объяснить потенциал действия можно только резким возрастанием равновесного потенциала натрия ( Р_Na). Возвращение потенциала к отрицательным значениям означает снижение Р_Naи одновременное увеличение Р_K. После деполяризации мембраны постепенно открываются каналы (поры) в мембране для ионов натрия. В покоящем нервном волокне натриевые каналы закрыты «воротами» ( активационные). Деполяризация мембраны приводит к открыванию ворот и усилению ионного тока. Однако затем начинают закрываться инактивационные ворота. Возвращение мембранного потенциала покоя сопровождается закрыванием ворот, но мембрана остается невосприимчивой к следующей деполяризации (возбуждению), т.к. инактивационные ворота некоторые время остаются закрытыми (рефрактерный период).

В миелинизированных нервных волокнах потенциал действия возникает в перехватах Ранвье, а затем передается от одного перехвата к другому электрическим путем. В безмиелиновых нервных волокнах каждый участок волокна, воспринимая электрический сигнал от соседних участков нерва, генерирует потенциал действия, который распространяется дальше. Возбуждение нерва приводит к деполяризации нервной мембраны: внутриклеточный потенциал увеличивается по сравнению с потенциалом покоя на некоторую величину V( при x=0, V=V₀). Под действием разности потенциалов между участком в области возбуждения и соседним невозбужденным участком в аксоплазме начинает протекать ток. Процесс возбуждения (возникновение ионных токов через мембрану) описывается уравнениями Ходжкина и Хаксли. Распространение потенциала по нервному волокну описывается телеграфным уравнением. V (x) = V₀e^-xл .

Многие соединения, действующие на нервную систему, влияют на работу ионных каналов. Анестетики – блокаторы каналов натрия. Молекулы местных анестетиков, проникая в область натриевого канала путем диффузии через водную фазу или липидный слой, связываются с рецепторной группой, расположенной в глубине внутреннего устья, и перекрывают просвет канала. Нервное волокно, в котором блокированы натриевые каналы, естественно, теряют возбудимость.