Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг. Мембранный потенциал

Август 1, 2022

Главная
Биология
Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг. Мембранный потенциал

Содержание

2. Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг. Мембранный потенциал. Потенциал покоя и потенциал действия. Реакции возбудимых мембран в постоянном
3. 1. Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг
5. Межклеточная передача сигнала с участием лигандов: Синаптическая - нервная система - синапс - эффектор (нейромедиаторы) Эндокринная
6. Лиганд диффундирует в клетку связывается с рецептором инициирует транскрипцию Напр., Альдостерон Кортизол Кальцтриол Эстроген Прогестрон Тестостерон
7. Механизмы работы химических мессенджеров (гидрофильных, липофобных) 1) Взаимодействие с мембранным рецептором - открытие или закрытие ионных
8. 2) активация внутриклеточных протеинкиназ Са++ - вторичный мессенджер вход в клетку через лиганд-зависимые каналы связывается с
9. Активация внутриклеточных эффектов с участием аденилат циклазы (АЦ) и цАТФ как вторичного мессенджера ↑цАМФ активация протеинкиназы
10. активация гуанилат циклазы увеличение цГМФ (вторичный мессенджер) активация цГМФ- зависимых киназ клетки эффекты Активация внутриклеточных протеинкиназ
11. Таким образом, развитие внутриклеточных эффектов – это результат активации разнообразных путей внутриклеточной передачи сигнала вследствие активации
12. 2. Мембранный потенциал: потенциал покоя, потенциал действия
13. Возбуждение (свойство) - способность высокоспециализированных тканей реагировать на раздражение сложным комплексом физико-химических реакций, сопровождающихся колебаниями мембранного
14. Трансмембранная разность потенциалов (мембранный потенциал) – у всех клеток: для клетки в покое – это мембранный
15. Основы потенциала покоя/ мембранного потенциала Различия концентраций ионов [С] снаружи и внутри клетки [K+in] > [K+out],
16. ИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ И МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ Ионы перемещаются через мембрану благодаря электрохимическому градиенту по обе стороны
17. Модель ионоселективного канала Ионоселективные каналы транспортные системы натриевые, калиевые, кальциевые, каналы для хлора и т. д.
18. Типы ионных каналов Потенциалчувствительные изменяют проницаемость в ответ на изменение электрического поля Хемочувствительные рецепторуправляемые, лигандзависимые
19. Потенциалчувствительные (потенциалуправляемые) каналы
20. Хемочувствительные (хемо/лигандуправляемые) каналы
21. Мембранный потенциал гипотетической клетки В покое мембрана проницаема преимущественно для K+ → отрицательный заряд внутри и
22. В упрощенной системе, когда учитывают проницаемость лишь для 1 иона трансмембранная диффузионная разность потенциалов рассчитывается по
23. Однако клеточная мембрана проницаема и для других ионов, поэтому для расчет реального МП используют уравнение Гольдмана-Ходжкина-Каца
24. Ионные насосы (Na/K – АТФ-аза) поддерживают неравновесное распределение Na+ и К+ расщепление 1 АТФ - перенос
25. Мембранный Потенциал (покоя) - -70 mV для большинства клеток; -90 mV для нейронов; K+ - основной
26. Клетка называется гиперполяризованной, если МП более негативен чем нормальный потенциал покоя; Клетка деполяризована мембрана менее электронегативна,
27. Потенциал действия (ПД) – быстрые колебания трансмембранной разности потенциалов, обусловленные изменением ионной проницаемости мембраны: Последовательность процессов
28. Наиболее важные характеристики ПД: пороговый потенциал (критический уровень деполяризации) ответ по принципу «все или ничего» (ПД
29. спайк деполяризация Овершут полная деполяризация реполяризация мембранный потенциал покоя следовая деполяризация следовая гиперполяризация Порог
30. Потенциал действия (А) и изменение проводимости клеточной мембраны (Б) для Na+ (gNa+) и К+ (gK+) во
31. Особенности ПД для разных типов возбудимых клеток
32. Развитие ПД возможно в том случае, если раздражитель достиг пороговой силы (порог раздражения), т.е. в результате
33. Потенциал действия является своеобразным триггером, запускающим их специфическую функциональную активность клетки: проведение нервного импульса, сокращение мышцы,
34. Фазовые изменения возбудимости во время развития потенциала действия Во время ПД возбудимость клеточной мембраны (способность реагировать
35. а) соотношение фаз ПД и возбудимости клеточной мембраны нейрона б) ПД и возбудимость поперечно-полосатой мышечной клетки
36. 3. РЕАКЦИИ ВОЗБУДИМЫХ МЕМБРАН В ПОСТОЯННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
37. Реакции возбудимых мембран в постоянном электрическом поле Трансмембранная разность потенциалов на мембране любой живой клетки определяет
38. Законы электрического раздражения возбудимых тканей Раздражение возбудимых тканей обеспечивается только внешним током выходящего направления при приложении
39. Реакции возбудимых мембран в постоянном электрическом поле овершут пик Кэт МПП Аэт КУД ЛО ПД СП
41. Скачать презентацию

Слайд 2

Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг.
Мембранный потенциал. Потенциал покоя и потенциал действия.
Реакции возбудимых

мембран в постоянном электрическом поле

Слайд 3

1. Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг

Слайд 4

Слайд 5

Межклеточная передача сигнала с участием лигандов:
Синаптическая - нервная система - синапс

- эффектор (нейромедиаторы)
Эндокринная – на клетки эффекторы удаленные от исочника гормона (при участии системы кровообращения)
Внутриклеточная передача сигнала
Внеклеточные вещества (лиганды) – первичные мессенджеры (гормоны, нейромедиаторы и т.п.)
липофильные – гидрофобные (ядро- транскрипция – синтез ПК)
липофобные – гидрофильные (транскрипция, ионные каналы, втор. мессенджеры - активация ПК)
Внутриклеточные медиаторы - вторичные мессенджеры (как правило активируют в клетках протеинкиназы):
цАМФ цГТФ , Са2+, инозитолтрифосфат [ИФ3 (lnsP3)],
диацилглицерин [ДАГ] и монооксид азота (NO).

Слайд 6

Лиганд
диффундирует в клетку
связывается с рецептором
инициирует транскрипцию
Напр.,
Альдостерон
Кортизол
Кальцтриол
Эстроген
Прогестрон
Тестостерон
Тироидные гормоны
ядерный белковый рецептор
гормон
ядро
эффект
↑
синтез

белка

ДНК

мРНК

Механизм действия на клетку первичного
липофильного мессенджера

Слайд 7

Механизмы работы химических мессенджеров (гидрофильных, липофобных)
1) Взаимодействие с мембранным рецептором -

открытие или закрытие ионных каналов в клеточной мембране (напр., ацетилхолин) – изменения МП

канал

ворота
открыты

ворота
закрыты

Слайд 8

2) активация внутриклеточных протеинкиназ
Са++ - вторичный мессенджер
вход в клетку через лиганд-зависимые

каналы
связывается с кальмодулином
активация внутриклеточных киназ
в клетке инициирует
мышечное сокращение
выделение нейромедиаторов
секрецию гормонов

Активация внутриклеточных киназ

Слайд 9

Активация внутриклеточных эффектов
с участием аденилат циклазы (АЦ) и
цАТФ как вторичного

мессенджера
↑цАМФ
активация протеинкиназы А
эффекты

Активация внутриклеточных эффектов с
участием G-белка и фосфолипазы С
гидролиз мембранных фосфолипидов
инозитол дифосфат:
ИФ3 + ДАГ
активация ПК

Активация внутриклеточных протеинкиназ
с участием вторичных мессенджеров

Слайд 10

активация гуанилат циклазы
увеличение цГМФ (вторичный мессенджер)
активация цГМФ-
зависимых киназ

клетки
эффекты

Активация внутриклеточных протеинкиназ
с участием вторичных мессенджеров

Слайд 11

Таким образом,
развитие внутриклеточных эффектов – это результат активации разнообразных путей внутриклеточной

передачи сигнала вследствие активации лигандом вторичных мессенджеров:
процессы транскрипции
изменение ионной проницаемости мембраны
активация мембранных и внутриклеточных киназ

Слайд 12

2. Мембранный потенциал: потенциал покоя, потенциал действия

Слайд 13

Возбуждение (свойство) - способность высокоспециализированных тканей реагировать на раздражение сложным комплексом

физико-химических реакций, сопровождающихся колебаниями мембранного потенциала
связано с наличием в мембране электрически и химически управляемых каналов, которые
меняют свою проницаемость для ионов.
Возбудимые ткани
нервная, мышечная, железистая
генерация МПД
специфический ответ (нервный импульс, сокращение, синтез и секреция БАВ)

Слайд 14

Трансмембранная разность потенциалов (мембранный потенциал) – у всех клеток:
для клетки в

покое – это мембранный потенциал покоя (МПП)
НО…
МПП – ключевая роль в процессах возбуждения нервов, мышц, эндокринных клеток
В покое цитоплазма клетки электронегативна по отношению к внеклеточной жидкости (микроэлектродная техника)

Слайд 15

Основы потенциала покоя/ мембранного потенциала
Различия концентраций ионов [С] снаружи и внутри

клетки
[K+in] > [K+out],
[Na+in] < [Na+out]
Разная проницаемость мембраны (P) для ионов калия, натрия (Pk > PNa в покое)
Наличие белков-насосов (перенос ионов против градиента концентрации)

Слайд 16

ИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ И МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ
Ионы перемещаются через мембрану благодаря электрохимическому

градиенту по обе стороны мембраны
Движение каждого иона через мембрану стремится привести потенциал покоя к состоянию равновесия для данного иона.
Движение ионов через мембрану
через ионные каналы
ионоспецифичны
меняют проницаемость под влиянием внешних для клетки факторов
медиаторы, гормоны
электрические сигналы

Слайд 17

Модель ионоселективного канала
Ионоселективные каналы
транспортные системы
натриевые, калиевые, кальциевые, каналы для хлора

и т. д.
Ионный канал состоит из
сенсора (индикатора) напряжения ионов в самой мембране и
селективного фильтра.
воротного механизма,

Слайд 18

Типы ионных каналов
Потенциалчувствительные
изменяют проницаемость в ответ на изменение электрического

поля
Хемочувствительные
рецепторуправляемые, лигандзависимые

Слайд 19

Потенциалчувствительные (потенциалуправляемые) каналы

Слайд 20

Хемочувствительные (хемо/лигандуправляемые) каналы

Слайд 21

Мембранный потенциал гипотетической клетки
В покое мембрана проницаема преимущественно для K+ →

отрицательный заряд внутри и + снаружи;

Слайд 22

В упрощенной системе, когда учитывают проницаемость лишь для 1 иона трансмембранная

диффузионная разность потенциалов рассчитывается по формуле Нернста:
Ek=(RT/ZF)ln(Ko/Ki)
где
Ек — равновесный потенциал,
R — газовая постоянная,
Т — абсолютная температура,
Z — валентность нона,
F — постоянная Фарадея,
Ко и Ki — концентрации ионов К+ вне и внутри клетки соответственно.

Слайд 23

Однако клеточная мембрана проницаема и для других ионов, поэтому для расчет

реального МП используют уравнение Гольдмана-Ходжкина-Каца

Ионы перемещаются через мембрану благодаря электрохимическому градиенту по обе стороны мембраны

Слайд 24

Ионные насосы (Na/K – АТФ-аза)
поддерживают неравновесное распределение Na+ и К+
расщепление 1 АТФ

- перенос 3 Na+ (из клетки) и 2 К+(в клетку) - электрогенность транспорта, т. е.
цитоплазма клетки заряжена отрицательно по отношению к внеклеточному пространству.
2) движение ионов против градиента концентрации и
поддерживание концентрационного градиента:

Слайд 25

Мембранный Потенциал (покоя) -
-70 mV для большинства клеток;
-90

mV для нейронов;
K+ - основной вклад, т.к.
[Kin] >>[Kout]
проницаемость для K+ выше, чем для других ионов в покое

Слайд 26

Клетка называется гиперполяризованной, если
МП более негативен чем нормальный потенциал покоя;
Клетка деполяризована

мембрана менее электронегативна, чем в нормальный для нее потенциал покоя.
Итак, МП – функция
концентрационных градиентов
проницаемости мембраны для ионов
работы электрогенных ионных насосов

Слайд 27

Потенциал действия (ПД) – быстрые колебания трансмембранной разности потенциалов, обусловленные изменением

ионной проницаемости мембраны:
Последовательность процессов при стимуляции клетки и развитии ПД
0) латентный период
локальный ответ
деполяризация
овершут
реполяризация
следовые потенциалы
следовая деполяризация,
следовая гиперполяризация)

Слайд 28

Наиболее важные характеристики ПД:
пороговый потенциал (критический уровень деполяризации)
ответ по принципу

«все или ничего» (ПД только в ответ на пороговые или сверхпороговые стимулы)
бесдекрементное распространение ПД по мембране клетки
рефрактерный период

Слайд 29

спайк
деполяризация
Овершут
полная деполяризация
реполяризация
мембранный
потенциал покоя
следовая деполяризация
следовая гиперполяризация
Порог

Слайд 30

Потенциал действия (А) и
изменение проводимости клеточной мембраны (Б) для Na+ (gNa+) и

К+ (gK+) во время генерации потенциала действия;
Екр — критический потенциал,
Еm — мембранный потенциал;
h — показатель способности натриевых каналов к активации.

Слайд 31

Особенности ПД для разных типов возбудимых клеток

Слайд 32

Развитие ПД возможно в том случае, если раздражитель достиг пороговой силы

(порог раздражения), т.е. в результате местной (локальной) деполяризации изменил величину МП до критической (критический уровень деполяризации)
Критический уровень деполяризации – необходимые для открытия потенциалзависимых ионных каналов изменения поляризации мембраны

Слайд 33

Потенциал действия является своеобразным триггером, запускающим их специфическую функциональную активность клетки:
проведение

нервного импульса,
сокращение мышцы,
секреция БАВ (гормоны, ферменты, цитокины и пр.)

Слайд 34

Фазовые изменения возбудимости во время развития потенциала действия
Во время ПД возбудимость

клеточной мембраны (способность реагировать на действие раздражителя изменением ионной проницаемости) претерпевает фазовые изменения:
повышенная возбудимость (во время локального ответа)
абсолютная рефрактерность (деполяризация и начальная реполяризация)
относительная рефрактерность - от 2 до окончания реполяризации
повышенная возбудимость, или супервозбудимость (следовая деполяризация)
Пониженная возбудимость (следовая гиперполяризация)

Слайд 35

а) соотношение фаз ПД и возбудимости клеточной мембраны нейрона
б) ПД и

возбудимость поперечно-полосатой мышечной клетки
в) ПД и возбудимость миокардиальной клетки

Слайд 36

3. РЕАКЦИИ ВОЗБУДИМЫХ МЕМБРАН В ПОСТОЯННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Слайд 37

Реакции возбудимых мембран в постоянном электрическом поле
Трансмембранная разность потенциалов на мембране

любой живой клетки определяет ее чувствительность к электрическому полю:
небольшие по силе (1-10 мА) постоянные токи → существенное физиологическое действие на клеточные мембраны, особенно возбудимых клеток (используют в ФИЗИОТЕРАПИИ),
возникающие при этом изменения возбудимости называют электротоническими явлениями,
при пропускании постоянного тока под катодом возникает частичная деполяризация мембраны (катэлектротон), а под анодом — ее гиперполяризация (анэлектротон)
Механизм: искусственно измененные условия электродиффузии ионов

Слайд 38

Законы электрического раздражения возбудимых тканей
Раздражение возбудимых тканей обеспечивается только внешним током

выходящего направления
при приложении к нерву или мышце двух разнополярных электродов деполяризация возникает только в области катода, т.к. именно здесь локальные - ионные токи имеют выходящее направление

Слайд 39

Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг. Мембранный потенциал

Содержание

Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг.Мембранный потенциал. Потенциал покоя и потенциал действия.Реакции возбудимых

1. Межклеточные взаимодействия. Внутриклеточный сигналинг

Межклеточная передача сигнала с участием лигандов:Синаптическая - нервная система - синапс

Механизмы работы химических мессенджеров (гидрофильных, липофобных)1) Взаимодействие с мембранным рецептором -

2) активация внутриклеточных протеинкиназСа++ - вторичный мессенджервход в клетку через лиганд-зависимые

Активация внутриклеточных эффектовс участием аденилат циклазы (АЦ) и цАТФ как вторичного

активация гуанилат циклазыувеличение цГМФ (вторичный мессенджер) активация цГМФ- зависимых киназ

Таким образом,развитие внутриклеточных эффектов – это результат активации разнообразных путей внутриклеточной

2. Мембранный потенциал: потенциал покоя, потенциал действия

Возбуждение (свойство) - способность высокоспециализированных тканей реагировать на раздражение сложным комплексом

Трансмембранная разность потенциалов (мембранный потенциал) – у всех клеток:для клетки в

Основы потенциала покоя/ мембранного потенциалаРазличия концентраций ионов [С] снаружи и внутри

ИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ И МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ Ионы перемещаются через мембрану благодаря электрохимическому

Модель ионоселективного канала Ионоселективные каналытранспортные системы натриевые, калиевые, кальциевые, каналы для хлора

Типы ионных каналовПотенциалчувствительные изменяют проницаемость в ответ на изменение электрического

Потенциалчувствительные (потенциалуправляемые) каналы

Хемочувствительные (хемо/лигандуправляемые) каналы

Мембранный потенциал гипотетической клеткиВ покое мембрана проницаема преимущественно для K+ →

В упрощенной системе, когда учитывают проницаемость лишь для 1 иона трансмембранная

Однако клеточная мембрана проницаема и для других ионов, поэтому для расчет

Ионные насосы (Na/K – АТФ-аза)поддерживают неравновесное распределение Na+ и К+ расщепление 1 АТФ

Мембранный Потенциал (покоя) - -70 mV для большинства клеток; -90

Клетка называется гиперполяризованной, еслиМП более негативен чем нормальный потенциал покоя;Клетка деполяризована