Файл: 1. Современные представления о строении и функции мембран.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 233
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
синтезируются в пресинаптических окончаниях, пептидные – в соме нейронов, а затем по аксонам транспортируются в окончания.
12. Механизм передачи возбуждения в синапсах (электрических, химических).
Передача возбуждения в электрическим синапсе осуществля¬ется аналогично его проведению по нервным волокнам с помощью мест¬ных токов, возникающих между деполяризованным участком мембраны нервного волокна и поляризованным участком мембраны нервной клетки. Локальные токи деполяризуют мембрану нейрона до критического уров¬ня, после чего возникает спонтанный процесс регенеративной деполяри¬зации. Электрическая передача возбуждения осуществляется с высокой скоростью, близкой к скорости проведения возбуждения по нервным во¬локнам.
В химическом синапсе импульс предается с помощью пре- и постсинаптического меха¬низмов.
Пресинаптический механизм проведения возбуждения
Пресинаптический механизм проведения возбуждения осуществляет трансформацию энергии нервных импульсов в кванты выделяющегося ме¬диатора. В фазу деполяризации потенциала действия в мембране нервной терминали открываются потенциалзависимые кальциевые ионные каналы, и ионы кальция по концентрационному градиенту поступают из внекле¬точной среды внутрь нервного окончания. Ионы Са2+ вблизи внутренней поверхности пресинаптической мембраны образуют микродомен и связываются со специфическим везикулярным белком каль¬циевым сенсором — синаптотагмином. Последовательное взаимодействие специфических белков экзоцитоза, локализованых на мембране везикул (синапсин, синаптотагмин, синаптобревин) и на пресинаптической мем¬бране (синтаксин, синапсоассоциированный белок) связывает везикулу с активной зоной пресинаптической мембраны, формируя секретосому. При этом мембрана везикулы полностью сливается с пресинаптической мем¬браной, и медиатор освобождается в синаптическую щель через пору. В си¬напсах нервной системы экзоцитоз медиаторов может проходит через по¬стоянную или временную пору. В первом случае происходят полное слияние мембран везикулы и пресинаптического окончания и высвобождение всего количества молекул медиатора из везикул. Во втором случае не про¬исходит полного слияния мембран везикулы и пресинаптической термина- ли. При образовании временной поры освобождается только часть медиа¬тора в синаптическую щель, а затем везикула отделяется от активной зоны и возвращается в цитоплазму нервной терминали. Этот механизм позволя¬ет одной и той же везикуле без пополнения запаса медиатора неоднократ¬но участвовать в экзоцитозе.
После высвобождения молекулы нейротрансмиттера диффундируют от мест экзоцитоза к постсинаптической мембране. Во время диффузии часть медиатора может подвергаться ферментному разрушению в синаптической щели или захватываться обратно внутрь нервного окончания. Постсинап¬тической мембраны могут достигать все или только часть молекул ней¬ротрансмиттеров, что обусловливает соответственно большее или меньшее количество передаваемых через аксосоматический синапс импульсов.
Постсинаптические рецепторы делятся на две большие группы:
1) рецепторы, сопряженные с ионными каналами, или ионотропные рецепторы;
2) рецепторы, сопряженные с внутриклеточными ферментативными системами, или метаботропные рецепторы.
Ионотропные рецепторы
Это ионные каналы, на наружной поверхности которых имеются собственно рецепторы медиаторов (отсюда синонимы— хемочувствительные каналы; рецепторы-каналы; рецепторы, сопряженные с ионными каналами). Общие этапы передачи сигнала посредством таких рецепторов следующие.
1. Медиатор активирует рецептор.
2. Активация рецептора приводит к открыванию (реже — закрыванию) ионного канала.
3. Меняется поток через канал ионов, для которых данный канал избирательно проницаем.
4. Поток ионов вызывает изменение заряда мембраны; возникает постсинаптический потенциал, обладающий всеми свойствами местных потенциалов (распространяется с затуханием; подчиняется закону силовых отношений; не обладает рефрактерностью; способен к суммации).
В зависимости от того, для каких ионов проницаемы связанные с рецепторами каналы, могут возникать два вида постсинаптических потенциалов (ВПСП И ТПСП).
Метаботропные рецепторы — это мембранные молекулярные рецепторы, которые передают внешний химический управляющий сигнал внутрь клетки, запуская каскад биохимических реакций и воздействуют на клеточный метаболизм. Таким образом, метаботропные рецепторы влияют на состояние клетки опосредованно, а не прямо.
Метаботропные рецепторы представляют собой молекулярную систему, состоящую, по крайней мере, из трех белков: 1) собственно рецепторного белка, связывающегося с нейромедиатором; 2) так называемого G-белка, передающего сигнал с рецепторного белка внутри клетки, и 3) белка-эффектора, который является ферментом, катализирующим образование внутриклеточного низкомолекулярного регулятора, так называемого вторичного мессенджера. Таким образом, задача метаботропного рецептора - запустить в клетке работу вторичных мессенджеров, которые изменят метаболизм клетки.
Итак, при связывании со своим биолигандом (модулятором) метаботропные рецепторы активируют внутри клетки вещество-посредник (вторичный мессенджер), который запускает каскад ферментативных реакций. Первым таким посредником чаще всего бывает G-белок, связанный с метаботропным рецептором на внутренней стороне мембраны.
Конечным результатом активации метаботропных рецепторов может быть опосредованное открытие ионных каналов клеточной мембраны, что, в свою очередь, позволяет ионам проникать через них в клетку или, наоборот, выходить через них в межклеточное пространство.
13. Медиаторы синаптической передачи, их виды и свойства.
Нейромедиа́торы (нейротрансмиттеры, посредники) — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани. Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны, инициируя цепь биохимических реакций, вызывающих изменение трансмембранного тока ионов, что приводит к деполяризации мембраны и возникновению потенциала действия.
1)Аминокислоты
- ГАМК — важнейший тормозной нейромедиатор ЦНС.
- Глицин — как нейромедиаторная аминокислота, проявляет двоякое действие. Глициновые рецепторы имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга. Связываясь с рецепторами, глицин вызывает «тормозящее» воздействие на нейроны, уменьшают выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких как глутамат, и повышают выделение ГАМК. Также глицин связывается со специфическими участками NMDA-рецепторов и, таким образом, способствует передаче сигнала от возбуждающих нейротрансмиттеров глутамата и аспартата. В спинном мозге глицин приводит к торможению мотонейронов, что позволяет использовать глицин в неврологической практике для устранения повышенного мышечного тонуса.
- Глутаминовая кислота (глутамат) — наиболее распространенный возбуждающий нейротрансмиттер в нервной системе позвоночных, в нейронах мозжечка и спинного мозга
- Аспарагиновая кислота (аспартат) — возбуждающий нейромедиатор в нейронах коры ГМ.
2) Катехоламины
- Адреналин — относят к возбуждающим нейромедиаторам.
- Норадреналин — считается одним из важнейших «медиаторов бодрствования». Норадренергические проекции участвуют в восходящей ретикулярной активирующей системе. Является медиатором как голубоватого пятна (лат. locus coeruleus) ствола мозга, так и окончаний симпатической нервной системы. Количество норадренергических нейронов в ЦНС невелико (несколько тысяч), но у них весьма широкое поле иннервации в головном мозге.
- Дофамин — является одним из химических факторов внутреннего подкрепления и служит важной частью «системы поощрения» мозга, поскольку вызывает чувство удовольствия (или удовлетворения), чем влияет на процессы мотивации и обучения.
3) Другие моноамины
- Серотонин — играет роль нейромедиатора в ЦНС. Серотонинергические нейроны группируются в стволе мозга: в варолиевом мосту и ядрах шва. От моста идут нисходящие проекции в спинной мозг, нейроны ядер шва дают восходящие проекции к мозжечку, лимбической системе, базальным ганглиям, коре. При этом нейроны дорсального и медиального ядер шва дают аксоны, различающиеся морфологически, электрофизиологически, мишенями иннервации и чувствительностью к некоторым нейротоксичным агентам, например, метамфетамину. Сон-бодрствование, настроение, аппетит, память, регуляция болевых импульсов, сексуальное поведение, регенерация мозга
- Гистамин —содержатся в ЦНС
4) Другие представители
- Ацетилхолин — осуществляет нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе.
- Анандамид — является нейротрансмиттером и нейрорегулятором, который играет роль в механизмах происхождения боли, депрессии, аппетита, памяти, репродуктивной функции.
- Таурин — играет роль нейромедиаторной аминокислоты, тормозящей синаптическую передачу, обладает противосудорожной активностью, оказывает также кардиотропное действие.
14. Механизмы формирования ВПСП И ТПСП
Результатом взаимодействия медиаторов с ионотропными рецепторами постсинаптической мембраны является ее кратковременная деполяризация или гиперполяризация постсинаптической мембраны. Деполяризация постсинаптической мембраны в области одного синапса называется возбу¬ждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП). Химические синап¬сы, в которых при передаче возбуждения возникают ВПСП, называются возбуждающими. По аналогии медиатор, вызывающий возникновение ВПСП, называется возбуждающим медиатором. Возникновение ВПСП обусловлено открытием преимущественно натриевых ионных каналов. При ВПСП происходит деполяризация постсинаптической мембраны и уменьшение порога ее возбудимости. Амплитуда ВПСП прямо зависит от количества молекул медиатора взаимодействующих с рецепторами постси¬наптической мембраны, а также последовательностью выделения квантов медиатора из пресинаптического окончания.
12. Механизм передачи возбуждения в синапсах (электрических, химических).
Передача возбуждения в электрическим синапсе осуществля¬ется аналогично его проведению по нервным волокнам с помощью мест¬ных токов, возникающих между деполяризованным участком мембраны нервного волокна и поляризованным участком мембраны нервной клетки. Локальные токи деполяризуют мембрану нейрона до критического уров¬ня, после чего возникает спонтанный процесс регенеративной деполяри¬зации. Электрическая передача возбуждения осуществляется с высокой скоростью, близкой к скорости проведения возбуждения по нервным во¬локнам.
В химическом синапсе импульс предается с помощью пре- и постсинаптического меха¬низмов.
Пресинаптический механизм проведения возбуждения
Пресинаптический механизм проведения возбуждения осуществляет трансформацию энергии нервных импульсов в кванты выделяющегося ме¬диатора. В фазу деполяризации потенциала действия в мембране нервной терминали открываются потенциалзависимые кальциевые ионные каналы, и ионы кальция по концентрационному градиенту поступают из внекле¬точной среды внутрь нервного окончания. Ионы Са2+ вблизи внутренней поверхности пресинаптической мембраны образуют микродомен и связываются со специфическим везикулярным белком каль¬циевым сенсором — синаптотагмином. Последовательное взаимодействие специфических белков экзоцитоза, локализованых на мембране везикул (синапсин, синаптотагмин, синаптобревин) и на пресинаптической мем¬бране (синтаксин, синапсоассоциированный белок) связывает везикулу с активной зоной пресинаптической мембраны, формируя секретосому. При этом мембрана везикулы полностью сливается с пресинаптической мем¬браной, и медиатор освобождается в синаптическую щель через пору. В си¬напсах нервной системы экзоцитоз медиаторов может проходит через по¬стоянную или временную пору. В первом случае происходят полное слияние мембран везикулы и пресинаптического окончания и высвобождение всего количества молекул медиатора из везикул. Во втором случае не про¬исходит полного слияния мембран везикулы и пресинаптической термина- ли. При образовании временной поры освобождается только часть медиа¬тора в синаптическую щель, а затем везикула отделяется от активной зоны и возвращается в цитоплазму нервной терминали. Этот механизм позволя¬ет одной и той же везикуле без пополнения запаса медиатора неоднократ¬но участвовать в экзоцитозе.
После высвобождения молекулы нейротрансмиттера диффундируют от мест экзоцитоза к постсинаптической мембране. Во время диффузии часть медиатора может подвергаться ферментному разрушению в синаптической щели или захватываться обратно внутрь нервного окончания. Постсинап¬тической мембраны могут достигать все или только часть молекул ней¬ротрансмиттеров, что обусловливает соответственно большее или меньшее количество передаваемых через аксосоматический синапс импульсов.
Постсинаптические рецепторы делятся на две большие группы:
1) рецепторы, сопряженные с ионными каналами, или ионотропные рецепторы;
2) рецепторы, сопряженные с внутриклеточными ферментативными системами, или метаботропные рецепторы.
Ионотропные рецепторы
Это ионные каналы, на наружной поверхности которых имеются собственно рецепторы медиаторов (отсюда синонимы— хемочувствительные каналы; рецепторы-каналы; рецепторы, сопряженные с ионными каналами). Общие этапы передачи сигнала посредством таких рецепторов следующие.
1. Медиатор активирует рецептор.
2. Активация рецептора приводит к открыванию (реже — закрыванию) ионного канала.
3. Меняется поток через канал ионов, для которых данный канал избирательно проницаем.
4. Поток ионов вызывает изменение заряда мембраны; возникает постсинаптический потенциал, обладающий всеми свойствами местных потенциалов (распространяется с затуханием; подчиняется закону силовых отношений; не обладает рефрактерностью; способен к суммации).
В зависимости от того, для каких ионов проницаемы связанные с рецепторами каналы, могут возникать два вида постсинаптических потенциалов (ВПСП И ТПСП).
Метаботропные рецепторы — это мембранные молекулярные рецепторы, которые передают внешний химический управляющий сигнал внутрь клетки, запуская каскад биохимических реакций и воздействуют на клеточный метаболизм. Таким образом, метаботропные рецепторы влияют на состояние клетки опосредованно, а не прямо.
Метаботропные рецепторы представляют собой молекулярную систему, состоящую, по крайней мере, из трех белков: 1) собственно рецепторного белка, связывающегося с нейромедиатором; 2) так называемого G-белка, передающего сигнал с рецепторного белка внутри клетки, и 3) белка-эффектора, который является ферментом, катализирующим образование внутриклеточного низкомолекулярного регулятора, так называемого вторичного мессенджера. Таким образом, задача метаботропного рецептора - запустить в клетке работу вторичных мессенджеров, которые изменят метаболизм клетки.
Итак, при связывании со своим биолигандом (модулятором) метаботропные рецепторы активируют внутри клетки вещество-посредник (вторичный мессенджер), который запускает каскад ферментативных реакций. Первым таким посредником чаще всего бывает G-белок, связанный с метаботропным рецептором на внутренней стороне мембраны.
Конечным результатом активации метаботропных рецепторов может быть опосредованное открытие ионных каналов клеточной мембраны, что, в свою очередь, позволяет ионам проникать через них в клетку или, наоборот, выходить через них в межклеточное пространство.
13. Медиаторы синаптической передачи, их виды и свойства.
Нейромедиа́торы (нейротрансмиттеры, посредники) — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани. Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны, инициируя цепь биохимических реакций, вызывающих изменение трансмембранного тока ионов, что приводит к деполяризации мембраны и возникновению потенциала действия.
1)Аминокислоты
- ГАМК — важнейший тормозной нейромедиатор ЦНС.
- Глицин — как нейромедиаторная аминокислота, проявляет двоякое действие. Глициновые рецепторы имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга. Связываясь с рецепторами, глицин вызывает «тормозящее» воздействие на нейроны, уменьшают выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких как глутамат, и повышают выделение ГАМК. Также глицин связывается со специфическими участками NMDA-рецепторов и, таким образом, способствует передаче сигнала от возбуждающих нейротрансмиттеров глутамата и аспартата. В спинном мозге глицин приводит к торможению мотонейронов, что позволяет использовать глицин в неврологической практике для устранения повышенного мышечного тонуса.
- Глутаминовая кислота (глутамат) — наиболее распространенный возбуждающий нейротрансмиттер в нервной системе позвоночных, в нейронах мозжечка и спинного мозга
- Аспарагиновая кислота (аспартат) — возбуждающий нейромедиатор в нейронах коры ГМ.
2) Катехоламины
- Адреналин — относят к возбуждающим нейромедиаторам.
- Норадреналин — считается одним из важнейших «медиаторов бодрствования». Норадренергические проекции участвуют в восходящей ретикулярной активирующей системе. Является медиатором как голубоватого пятна (лат. locus coeruleus) ствола мозга, так и окончаний симпатической нервной системы. Количество норадренергических нейронов в ЦНС невелико (несколько тысяч), но у них весьма широкое поле иннервации в головном мозге.
- Дофамин — является одним из химических факторов внутреннего подкрепления и служит важной частью «системы поощрения» мозга, поскольку вызывает чувство удовольствия (или удовлетворения), чем влияет на процессы мотивации и обучения.
3) Другие моноамины
- Серотонин — играет роль нейромедиатора в ЦНС. Серотонинергические нейроны группируются в стволе мозга: в варолиевом мосту и ядрах шва. От моста идут нисходящие проекции в спинной мозг, нейроны ядер шва дают восходящие проекции к мозжечку, лимбической системе, базальным ганглиям, коре. При этом нейроны дорсального и медиального ядер шва дают аксоны, различающиеся морфологически, электрофизиологически, мишенями иннервации и чувствительностью к некоторым нейротоксичным агентам, например, метамфетамину. Сон-бодрствование, настроение, аппетит, память, регуляция болевых импульсов, сексуальное поведение, регенерация мозга
- Гистамин —содержатся в ЦНС
4) Другие представители
- Ацетилхолин — осуществляет нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе.
- Анандамид — является нейротрансмиттером и нейрорегулятором, который играет роль в механизмах происхождения боли, депрессии, аппетита, памяти, репродуктивной функции.
- Таурин — играет роль нейромедиаторной аминокислоты, тормозящей синаптическую передачу, обладает противосудорожной активностью, оказывает также кардиотропное действие.
14. Механизмы формирования ВПСП И ТПСП
Результатом взаимодействия медиаторов с ионотропными рецепторами постсинаптической мембраны является ее кратковременная деполяризация или гиперполяризация постсинаптической мембраны. Деполяризация постсинаптической мембраны в области одного синапса называется возбу¬ждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП). Химические синап¬сы, в которых при передаче возбуждения возникают ВПСП, называются возбуждающими. По аналогии медиатор, вызывающий возникновение ВПСП, называется возбуждающим медиатором. Возникновение ВПСП обусловлено открытием преимущественно натриевых ионных каналов. При ВПСП происходит деполяризация постсинаптической мембраны и уменьшение порога ее возбудимости. Амплитуда ВПСП прямо зависит от количества молекул медиатора взаимодействующих с рецепторами постси¬наптической мембраны, а также последовательностью выделения квантов медиатора из пресинаптического окончания.