Возбудимые ткани.

Биоэлектрические явления в живых тканях. Потенциал покоя на мембране, его происхождение.

Жизнедеятельность клетки связана с поступлением в нее питательных веществ, удалением продуктов обмена веществ, формированием специфических процессов, характеризующих возбуждение и сопровождающихся транспортом ионов через мембрану. Цитоплазма нервных и мышечных клеток содержит в 30-50 раз больше К⁺, в 10-8 раз меньше Na⁺, в 20 раз меньше Cl^-, чем внеклеточная жидкость. Т.е. в состоянии покоя существует разность концентрации ионов внутри клетки и в окружающей ее среде, а следовательно разность потенциалов, которая была названа мембранным потенциалом покоя (МПП), величина которого: - 60 - 90 мВ.

Строение мембраны. Функции мембранных белков. Ионные каналы.

В состав мембраны входят липиды, белки, углеводы. Основа (матрикс) – двойной слой фосфолипидов. В матрикс полностью погружены молекулы интегральных белков (ионные каналы, насосы), частично погружены поверхностные белки (рецепторные, структурные, сократительные, ферментативные, адгезивные, медиаторные и тд.). Углеводы присоединены к белкам и липидам (гликопротеины, гликолипиды) и создают на наружной пов-ти мембран разветвленную сеть рецепторов, участвующих в определения специфичности белковых и клеточных структур.

Функции мембран:

1. Барьерная. Обеспечивает клетке относительное постоянство цитоплазмы, участие в генерации электр. явлений.

2. Транспортная. Формирование ионных токов через ионные каналы насосы, ионообменники.

3. Рецепторная. Благодаря этой ф-ции кл. реагирует на различные сигналы внеш. среды.

4. Регуляторная. Изменения активности кл. в связи с действием на мембрану биологически активных веществ.

5. Контактная. Механическая связь между клетками.

6. Информационная. Передача химических, электрических, электромагнитных сигналов между различными клетками.

Белки-каналы представляют собой пути избирательного переноса ионов и заряженных молекул. Механизм переноса связан с конформацией белка-канала, в результате которой он открывается или закрывается. Взаимодействие рецептора с соответствующим ему лигандом инициирует закрытие или открытие связанного с рецептором канала.

Ионоселективные каналы делят на химические и электрозависимые. В первом случае раздражителем является вещество (медиатор, гормон, метаболит, лекарственное средство), во втором — возникающее в непосредственной близости от электрозависимого канала возбуждение, т.е. потенциал действия. Ионоселективные каналы в зависимости от скорости их активации и переноса ионов делят на быстрые (например, натриевые) и медленные (например, калиевые, кальциевые).

Для каждого из переносимых через мембрану вида ионов существуют самостоятельные транспортные системы — ионные каналы (натриевые, калиевые, кальциевые, каналы для хлора), основные свойства и механизмы действия которых сходны. Ионный канал состоит из поры, воротного механизма, сенсора (индикатора) напряжения ионов в самой мембране и селективного фильтра.

Виды транспорта веществ через мембрану. Факторы, влияющие на уровень диффузии веществ через мембрану. Пассивный и активный транспорт веществ через мембрану.

Различают активный и пассивный транспорт, а также транспорт макромолекул.

Активный транспорт осуществляет перенос веществ против градиента концентраций, требует затрат энергии.

Первично активный транспорт: создается работой белков-насосов:

1. К⁺ -/Na⁺ – насос. 3 Na⁺ наружу, в обмен на 2 К⁺ внутрь. За счет него формируется градиент концентраций, использующийся для формирования МПП, вторично активного транспорта.

2. Са²⁺ - насос. Встроен в мембрану клеток, в связи с высокой активностью кальция как регулятора многих процессов; его внутриклеточная концентрация должна строго контролироваться.

3. Н⁺ - насос. Переносит Н⁺ против градиента конц. в окружающую среду, например из обкладочных клеток в желудочный сок.

Вторично активный транспорт: использует для переноса веществ концентрацию иона, созданную за счет работы насоса. Ион (напр. Na⁺ ), перемещаясь по гр. конц. молекулой-переносчиком, способствует перенос против гр. конц. глюкозы или аминокислоты, связанной с этим переносчиком.

Работа систем ионного обмена и систем совместного транспорта – разновидность вторично активного транспорта. Источник энергии для транспорта одного иона является энергия градиента концентраций другого. Транспорт осуществляется как из клетки, так и в клетку. 1) Na⁺ -, Са²⁺- обмен, выкачивание Са²⁺ из клетки, за счет движения Na⁺ внутрь клетки; 2) Na⁺ -, Н⁺ - обмен, выведение протона, за счет градиента Na⁺; 3) Cl^- - , НСО₃^- - высокоростной ионообменник, участвующий в транспорте анионов, обеспечивает поглощение эритроцитами СО₂ и выход ее из них в виде НСО₃^- в обмен на поступление Cl^- ; 4) Na⁺-, К⁺-, Cl^--симпорт группы ионов в одном направлении, которое определяется состоянием гомеостаза клетки. Работает с эритроцитах, связан с необходимость уменьшения концентрации этих ионов.

Пассивный транспорт:

А) Простая диффузия через липидный матрикс – прохождение малых неполярных; малых полярных молекул, не имеющих заряда; жирорастворимых веществ.

Б) Простая диффузия через ионные каналы – перемещение неорганических ионов по концентрационному или электрохимическому градиенту.

В) Облегченная диффузия с помощью переносчиков – транспорт полярных молекул среднего размера, не имеющих заряда, путем связывания переносчика с определенным веществом или группой родственных веществ.

Транспорт макромолекул – белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот осуществляется путем эндоцитоза (пиноцитоз – неспецифический захват внеклеточной жидкости с растворенными в ней макормолекулами; эндоцитоз после их взаимодействия с рецепторами; фагоцитоз – захват крупных клеточных частиц специальными клетками макро-, микрофагами с последующим перевариванием), экзоцитоза – выделения из клетки упакованных в гранулы субстратов (напр. гормонов, медиаторов, пищеварительных соков) путем слияния гранул с мембраной клетки.