Строение и функции цитоплазматической мембраны клеток. Ионные каналы, их классификация.

Цитоплазматическая мембрана сос-тоит из 3 слоев: наружного белково-го, среднего бимолекулярного слоя липидов и внутреннего белкового. Толщина мембраны 7.5'-10 нм. Бимолекулярный слой липидов явл. матриксом мембраны. Липидные молекулы его обоих слоев взаимо-действуют с белковыми молеку-лами, погруженными в них. Основ-ными липидами мембраны являются фосфолипиды, а также 15 - 30% Хс. Белки представлены в основном гликопротеинами. Различают интег-ральные белки, пронизывающие всю мембрану и периферические, находящиеся на наружной или внут-ренней поверхности. Интегральные белки образуют ионные каналы, обеспечивающие обмен определен-ных ионов м/у вне- и внутри-клеточной жидкостью. Они также явл. ферментами, осуществляющи-ми противоградиентный перенос ионов через мембрану. Функции мембраны:

1. Обеспечивает целостность клет-ки, как структ-ой единицы ткани.

2. Осуществляет обмен ионов м/у цитоплазмой и внеклеточной жид-костью.

3. Обеспечивает активный транс-порт ионов и др. веществ в клетку и из нее.

4. Производит восприятие и перера-ботку информации поступающей к клетке в виде хим. и электр. им-пульсов. Ионные каналы подразде-ляются на следующие группы:

1. По избирательности:

а) Селективные, т.е. специфические. Эти каналы проницаемы для строго определенных ионов.

б) Неселективные, т. е. не имеющие определенной ионной избиратель-ности. Их в мембране небольшое кол-во.

2. По характеру пропускаемых ионов:

а) калиевые и натриевые

б) кальциевые

в)хлорные

3. По скорости инактивации, т.е. закрывания:

а) быстроинактивирующиеся, т.е. быстро переходящие в закрытое состояние. Они обеспечивают быст-ро нарастающее снижение МП и та-кое же быстрое его восстановление.

б) медленноинактивирующиеся. Их открывание вызывает медленное снижение МП и медленное его вос-становление.

4. По механизмам открывания:

а) потенциалзависямые, т.е. те, кот. открываются при определенном уровне потенциала мембраны.

б) хемозависимые, открывающиеся при воздействии на хеморецепторы мембраны физиологически актив-ных веществ (нейромедиаторов, гормонов и т. д). Ионные каналы имеют следующее строение:

1. Селективный фильтр, располо-женный в устье канала. Он обеспе-чивает прохождение через канал строго определенных ионов.

2. Активационные ворота, кот. открываются при определенном уровне мембранного потенциала или действии соответствующего ФАВ. В активационных воротах потенциалзависямых каналов имеет-ся сенсор, кот. открывает их на определенном уровне МП.

3.Инактивационные ворота, обеспе-чивающие закрывания канала и прекращение проведения ионов по каналу на определенном уровне МП. Неспецифические ионные ка-налы не имеют ворот.

Мембранный потенциал (мп), механизмы его возникновения. Методы регистрации.

МП – это разность потенциалов, су-ществующая м/у цитоплазмой и внеклеточной жидкостью. В состо-янии покоя внутренний потенциал мембраны (-), а наружный (+). Сог-ласно мембранно-ионной теории (Бернштейн) разность потенциалов обусловлена различной концентра-цией ионов Na, К, Са, С1 внутри и вне клетки и различной проница-емостью для них. Концентрация К в цитоплазме нервных и мышечных клеток в 40-50 раз выше, чем в на-ружном растворе, поэтому в состо-янии покоя мембрана избирательно проницаема для К, а также немного для Na, и именно диффузия ионов К создает потенциал покоя (ПП). Ходжкин и Хаксли подтвердили это в опытах на изолированных гигант-ских аксонах кальмара. Ионы С1 в нервных волокнах не играют суще-ственной роли в генезе ПП, т.к. про-ницаемость для них покоящейся мембраны относительно мала. МП регистрируется с помощью микро-электродного метода. Для этого через мембрану в цитоплазму клет-ки вводится тонкий стеклянный микроэлектрод. Он заполняется солевым раствором. Второй элект-род помещается в жидкость, омыва-ющую клетки. От электродов сигнал поступает на усилитель биопотен-циалов, а от него на осциллограф и самописец. Т.к. мембрана в состо-янии покоя незначительно прони-цаема для ионов Na, необходим механизм выведения этих ионов из клетки. Это связано с тем, что постепенное накопление Na в клетке привело бы к нейтрализации МП и исчезновению возбудимости. Этот механизм называется Na, K – насо-сом.