Лекция 2 Распространение возбуждения в нервной системе Мышечное

Лекция 2 Распространение возбуждения в нервной системе. Мышечное сокращение.

I. Нервные волокна и их классификация. Механизмы проведения возбуждения по нерву

Потенциалы действия (ПД), возникающие в нейроне, проводятся по аксонам.

Распространение ПД по немиелинизированному волокну

В немиелинизированных волокнах возбуждение постепенно охватывает соседние участки мембраны. Скорость распространения возбуждения невелика. Для бóльшей скорости необходим большой диаметр волокна.

Моторный нейрон с миелинизированным аксоном

Строение миелинизированного волокна

Проведение ПД по миелинизированному волокну

Сальтаторное проведение

В миелинизированных волокнах возбуждение охватывает только перехваты Ранвье (сальтаторное проведение, быстрое и экономное)

Классификация нервных волокон Диаметр (мкм) Тип Расстояние между перехватами (мм) Скорость (м/с)

Потенциалы волокон смешанного нерва создают характерный рисунок из ряда последовательных волн

Законы проведение возбуждения по нерву: Изолированное проведение. 2. Способность к двустороннему проведению: возможно и орто-, и антидромное проведение. 3. Физиологическая целостность. Анестетики блокируют проведение, уменьшая лабильность волокна ( «парабиоз» ) 1.

Движение ионов через каналы (слева) и их блокада лидокаином (справа)

Блокада тетродотоксином натриевого канала

Тетродон

Тетродон спасается от опасности

II. Аксонный транспорт и его виды

Виды аксонного транспорта: 1. Быстрый (~20 мм/час). Вещества переносятся к периферии по микротрубочкам и нитям. 2. Медленный – перемещает крупные молекулы белка и митохондрии. Движение неравномерное. 3. Ретроградный – переносит «сигнальные» вещества к телу нейрона (~ 10 мм/час). (Но также вирусы полиомиелита и герпеса, столбнячный токсин).

III. Функции синапсов. Механизм передачи возбуждения в химическом синапсе

Синапсы – контакты, которые устанавливают нейроны. Классификация: 1. По местоположению: нервномышечные синапсы и нейрональные (аксо-соматические, аксо-аксональные и т. д. ). 2. По характеру действия: возбуждающие и тормозящие. 3. По способу передачи сигнала: электрические и химические.

Электрический синапс проводит сигналы быстро и стереотипно, но не всегда надежно.

Химический синапс

ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА В ХИМИЧЕСКОМ СИНАПСЕ

В возбуждающем синапсе под действием медиатора (лиганда по отношению к рецептору) открываются каналы для Nа+, что вызывает генерацию возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП). Величина ВПСП 0, 1– 5, 0 м. В. Под влиянием ВПСП деполяризуются соседние с синапсом участки мембраны, затем аксонный холмик, где возникает ПД.

ВПСП переходит в ПД

В тормозящих синапсах открываются каналы для ионов Cl– и К+, постсинаптическая мембрана гиперполяризуется, развивается тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП).

ВПСП и ТПСП

Свойства химического синапса: высокая эффективность и надежность; проведение, как правило, одностороннее; относительная медиаторная специфичность; возможность модуляции; зависимость эффективности передачи от частоты использования синапса ( «эффект тренировки» ).

Нервно-мышечный синапс

Ацетилхолин (АЦХ) − медиатор нервно-мышечного синапса. Открываются каналы для Nа+. В результате – деполяризация (потенциал концевой пластинки), а затем генерация ПД мышечного волокна. При операциях используют блокаду нервно-мышечной передачи миорелаксантами, которые конкурируют с АЦХ (препараты группы кураре).

IV. Структурнофункциональная организация мышечной ткани. Движения тела, работа сердца и сосудов, пищеварительного тракта осуществляются мышцами двух типов: поперечнополосатыми (скелетными, сердечной) и гладкими.

Типы поперечно-полосатых мышечных волокон 1. Быстрые «белые» . Содержат гликоген. Используют анаэробный гликолиз. Из одной молекулы глюкозы – 2 молекулы АТФ (+ молочная к-та). 2. Медленные «красные» (меньшие по силе, но малоутомляемые). Содержат миоглобин, используют О 2. Из одной молекулы глюкозы при аэробном окислении - 38 молекул АТФ (+Н 2 О и СО 2)

Относительное количество различных мышечных волокон у разных людей

Функциональным модулем скелетной мускулатуры является двигательная единица (мотонейрон + мышечные волокна) В мышцах, обеспечивающих точные движения, единица включает < 10 мышечных волокон; в мышцах, участвующих в поддержании позы, – сотни или тысячи

Двигательная единица

V. Механизм сокращения скелетной мышцы

Фрагмент одиночного мышечного волокна (каналы Т-системы помечены красным цветом)

Мышечное волокно – многоядерная структура, окруженная мембраной и содержащая миофибриллы. Содержит Т-систему (поперечные трубочки) и саркоплазматическую сеть. Функциональными единицами миофибрилл клетки является саркомеры.

Саркомер

Строение миофибриллы Сократительные белки миофибрилл – актин и миозин. Актиновые нити одним концом прикреплены к Z-пластинке. На них молекулы тропомиозина и тропонина. В промежутках – нити миозина.

Электро-механическое сопряжение: 1. Генерация ПД (суммируются в ЭМГ!). 2. Распространение ПД по Т-системе. 3. Выброс ионов Са 2+, их взаимодействие с тропонином, освобождение активных центров на актиновых нитях. 4. Взаимодействие миозинового мостика с актином, активация АТФ-азы, поворот «шарнирного механизма» миозина. 5. Скольжение нитей актина и миозина относительно друга.

Регистрация электромиограммы

Электромиограмма жевательной и височной мышц

VI. Типы сокращений мышц. Энергетика сокращения

Одиночное сокращение: 1. Латентный период. 2. Период укорочения (при изотоническом сокращении) или развития напряжения (при изометрическом сокращении). 3. Период расслабления.

Одиночный электрический стимул – одиночное сокращение. При нанесении второго стимула в период укорочения - суммация двух сокращений. Если стимулировать с высокой частотой − суммация одиночных сокращений (зубчатый или гладкий тетанус).

Скелетная мышца превращает химическую энергию АТФ в механическую работу с выделением тепла при к. п. д. около 20 -30%

Пути ресинтеза АТФ 1. Сперва ресинтез обеспечивается креатинфосфокиназным путем: креатинфосфат+АДФ → АТФ+креатин 2. Затем (через 15 -20 с) – анаэробный гликолиз. 3. Затем (оптимум через 2 -3 мин) – аэробное окисление

VII. Гладкие мышцы находятся в стенках внутренних органов и сосудов. Отличаются отсутствием видимой поперечной исчерченности

Строение гладкой мышцы

В гладких мышцах нервные окончания лишь на некоторых мышечных клетках. Возбуждение передается на все клетки через плотные контакты – нексусы.

Иннервация гладкой мышцы

Мышечные волокна гладких мышц и нексусы

Гладкие мышцы управляются непроизвольно. Имеют двойную иннервацию – симпатическую и парасимпатическую, под действием некоторых медиаторов могут гиперполяризоваться. Ауторитмические (пейсмекерные) ПД поддерживают мышцу в состоянии пластического тонуса. Сокращение медленное, экономное, но сильное, как у поперечнополосатой мышцы, возможен спастический режим

Благодарю за внимание!