Физиология возбудимых тканей фибробласты нейроны Использование

Физиология возбудимых тканей

фибробласты нейроны

Использование электрофизиологических методов в клинике СТИМУЛЯЦИЯ НЕРВОВ Стимуляция нервов по принципу акупунктуры снижает болевые ощущения. Стимуляцию вагуса используют для лечения некоторых видов депрессий, эпилепсии. Периферическая электростимуляция нерва облегчает процедуру установления точной локализации нерва и проведение блокады нервного сплетения.

РЕГИСТРАЦИЯ КОЛЕБАНИЙ БИОПОТЕНЦИАЛОВ Электрокардиография Электроэнцефалография Электромиография

Транспортная. Барьерная. Отделяет внутреннюю среду клетки от окружающей среды. Движение веществ через мембрану. Рецепторная. Обеспечивает реакцию клетки на сигналы из внешней среды. Функции мембран Информационная. Через мембрану происходит передача химических, электрических сигналов от одной клетки к другой. Регуляторная. Опосредует действие биологически активных веществ на внутриклеточные системы. Контактная. Обеспечивает механическую связь между клетками.

Мембрана клетки (плазмалемма) Углеводы Функции: • структурная; • рецепторная. Липиды (фосфолипиды) Функция: cтруктурная. канал фермент рецептор адгезивный фиксация Белки (гликопротеины) Функции: • структурная; • транспортная (ионные каналы, переносчики); • ферментативная; • рецепторная; • адгезивные; • прикрепление цитоскелета. маркер клетки

ТРАНСМЕМБРАННЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ БЕЛКИ КАНАЛЫ (пассивный транспорт) ПЕРЕНОСЧИКИ Облегченная диффузия (унипорт) ПЕРВИЧНОАКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ транспорт ионов по градиенту с участием переносчика. транспорт ионов против градиента за счет энергии распада АТФ. ВТОРИЧНОАКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ транспорт иона против градиента за счет электрохимического градиента другого иона. Насосы (АТФ-азы) симпорт антипорт

СТРУКТУРА ИОННОГО КАНАЛА Пору этого канала образует одна молекула (субъединица белка)

Пору этого канала образует 5 молекул (субъединиц белка)

ИОННЫЕ КАНАЛЫ УТЕЧКИ - не имеют ворот или имеют ворота, малочувствительные к воздействию; УПРАВЛЯЕМЫЕ (ИМЕЮЩИЕ ВОРОТА) - имеют ворота; - большинство этих каналов в покое закрыто; - ворота открываются при действии специальных стимулов; - по стимулу, вызывающему открытие ворот, делятся на: - открыты в покое; - степень открытия мало изменяется при изменении мембранного потенциала; - состояние канала может изменяться в разной степени при действии некоторых гуморальных, физикохимических факторов. 1. потенциалзависимые 2. хемозависимые 3. механочувствительные

Способы открытия управляемых ионных каналов Потенциалзависимые каналы Хемозависимые каналы Внеклеточная активация Механочувствительные каналы Внутриклеточная активация

СТРУКТУРА ПОТЕНЦИАЛЗАВИСИМОГО ИОННОГО КАНАЛА

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ УПРАВЛЯЕМЫХ КАНАЛОВ • Канал открывается на определенное время. • Порог открытия для потенциалзависимых каналов индивидуален. • Канал имеет проводимость – объем потока проходящих через него ионов. • Вероятность открытия канала может изменяться под действием различных факторов. - Активация – увеличение вероятности открытия - Деактивация – снижение вероятности открытия - Нечувствительность к активирующему стимулу: , • для потенциалзависимых каналов – инактивация; • для хемозависимых – десенситизация; • блокада.

По ионной избирательности каналы делят на: КАНАЛЫ МОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ПОЛИСЕЛЕКТИВНЫЕ НЕСЕЛЕКТИВНЫЕ имеют наиболее высокую проницаемость для одного вида ионов пропускают в равной степени несколько ионов пропускают большое число молекул разных типов хемозависимые каналы химических синапсов каналы, характерные для электрических синапсов (коннексоны). • натриевые, • кальциевые, • некоторые виды хлорных каналов. В поддержании возбудимости клеток участвуют, в основном, моноселективные калиевые каналы утечки (неспецифические) и моноселективные управляемые натриевые и калиевые каналы (специфические).

Генетические дефекты ионных каналов. Каналопатии. Нарушения активации, инактивации, потенциал-зависимости. Na-каналы Мышца • Гиперкалемический периодический паралич • К-обостряемая миотония • Врожденная парамиотония • LQT-3 синдром Мозг • Идиопатические желуд. фибрилляции • Генерализованная эпилепсия с фибрилляциями К-каналы Мышца • LQT-1, 2, 5 синдром • LQT + глухота Мозг • Эпизодическая атаксия • Неонатальные доброкачественные конвульсии Са-каналы Мышца • Злокачетственная гипертермия • Гипокалемический периодический паралич Мозг • Семейная гемиплегическая мигрень • Эпизодическая атаксия 2 типа • Спиномозжечковая атаксия 6 типа • Врожденная стационарная ночная слепота

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ

МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ Во всех живых клетках существует мембранный потенциал покоя (МПП) – разность потенциалов между внешней и внутренней стороной мембраны в покое. Регистрация мембранного потенциала производится путем погружения микроэлектрода в цитоплазму клетки и измерения разности потенциалов между внутренним содержимым клетки и наружной средой. В нервных клетках МПП составляет: -70 м. В – -80 м. В, в мышечных клетках: - 90 м. В.

Явления, лежащие в основе мембранного потенциала покоя: 1. Ионная асимметрия – различие ионного состава наружной и внутриклеточной среды. 2. Пассивный транспорт ионов через наружную мембрану по мембранным каналам. 3. Активный транспорт ионов через наружную мембрану – с помощью ионных насосов мембраны.

1. Ионная ассимметрия: разность концентраций ионов по обе стороны клеточной мембраны. Внутри клетки преобладают ионы калия и органические отрицательно заряженные анионы (А-), снаружи – ионы натрия и анионы хлора. внутри снаружи

2. Движение • • • ионов через каналы в покое В покое ионы идут по каналам «утечки» . При этом мембрана: свободно проницаема для К+ и Cl- (по калиевым и хлорным каналам утечки), ограниченно проницаема для Na+ (немного идет по калиевым каналам утечки), практически непроницаема для крупных белков и органических анионов. Соотношение проницаемости мембраны для К+, Na+ и хлора в покое составляет 1 : 0, 04 : 0, 15. ХЛОР НАТРИЙ КАЛИЙ ОРГАНИЧЕСКИЕ АНИОНЫ КАЛИЙ

3. Активный транспорт в покое Активный транспорт - натриево-калиевый насос: необходим для поддержания ионной асимметрии. Na/K-насос выводит из клетки 3 молекулы Na+ и закачивает в клетку 2 молекулы К+ с затратой энергии АТФ.

Функции мембранного потенциала покоя 1. Структурная: поддержание структуры мембраны: • липидного матрикса; • придает определенным заряженным группам макромолекул мембраны (белков) ориентацию, необходимую для выполнения их функций. 2. Поддержание возбудимости (в возбудимых клетках поддержание состояния белков каналов, что регулирует возбудимость).

ИЗМЕНЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ Деполяризация – уменьшение мембранного потенциала. Гиперполяризация – увеличение мембранного потенциала. Реполяризация – возвращение мембранного потенциала к исходному уровню.

ФОРМИРОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ Потенциал действия (распространяющееся возбуждение) – колебание мембранного потенциала, возникающее в ответ на действие раздражителя пороговой или сверхпороговой силы.

Фазы потенциала действия МП, м. В 3. 2. 4. - 80 1. 5.

Потенциалзависимые натриевые каналы (быстрые) • Стимул для открытия – деполяризация мембраны • Имеют два типа ворот – «активационные» и «инактивационные» • Открываются сразу после воздействия стимула • Открыты недолго (1 -1, 5 мс), после чего инактивируются Активация (открытие активационных ворот) Инактивация (закрытие инактивационных ворот)

Характеристики потенциалзависимых калиевых каналов (медленных) • Стимул для открытия – деполяризация мембраны. • Один тип ворот – «активационные» . • Открываются после нанесения стимула с задержкой (1 -1, 5 мс). • Открыты относительно долго – около 5 мс.

Ионные токи во время развития потенциала действия

Блокирование потенциал-зависимых натриевых каналов тетродотоксином нарушает генерацию потенциала действия.

Блокирование потенциал-зависимых калиевых каналов тетраэтиламмонием замедляет фазу реполяризации потенциала действия.

Изменение возбудимости во время потенциала действия

Физиология нервов и нервных волокон

НЕРВНЫЕ ВОЛОКНА НЕМИЕЛИНИЗИРОВАННЫЕ лишены миелиновой оболочки. МИЕЛИНИЗИРОВАННЫЕ покрыты миелиновой оболочкой. Миелиновую оболочку образуют изолированные Шванновские клетки (олигодендроциты). Промежутки между Шванновскими клетками называются перехватами Ранвье.

Проведение возбуждения по нервным волокнам немиелинизированным: непрерывное миелинизированным: скачкообразное Перехват Ранвье

Типы нервных волокон

Законы проведения возбуждения по нервным волокнам и нервам Закон двустороннего проведения возбуждениявозбуждение по нервному волокну распространяется в обе стороны от места его возникновения, т. е. центростремительно и центробежно. Закон изолированного проведения возбужденияв составе нерва возбуждение по нервны волокнам распространяется изолированно, т. е. не переходя с одного волокна на другое. Закон анатомической и физиологической целостностипроведение возбуждения по нервному волокну возможно лишь в случае его физиологической и анатомической целостности.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ