Физиология возбудимых тканей. Структура и функции биологических мембран

Содержание

Слайд 2

2 Чтобы понять работу системы, обеспечивающей восприятие, передачу, хранение, переработку и

2 Чтобы понять работу системы, обеспечивающей восприятие, передачу, хранение, переработку и

воспроизведение информации, закодированой в электрических сигналах, необходимо иметь представление об общей физиологии возбудимых тканей
Слайд 3

3 План: 1. Биологическая мембрана (Современные представления о структурно-функциональной организации клеточной

3 План: 1. Биологическая мембрана (Современные представления о структурно-функциональной организации клеточной мембраны и

ее функциях) 2. Транспорт через мембрану (виды, механизмы)
Слайд 4

4 Биологическими мембранами (от лат. membrana – перепонка) Называют функциональные структуры

4 Биологическими мембранами (от лат. membrana – перепонка)

Называют функциональные структуры клетки, ограничивающие

цитоплазму и внутриклеточные клеточные структуры.
Слайд 5

5 Функции мембран Компартментализация – образование изолированных отсеков Барьерная функция Перераспределение

5 Функции мембран

Компартментализация – образование изолированных отсеков
Барьерная функция
Перераспределение веществ
Транспортная функция


Рецепторная функция
Ферментативная функция
Электрогенная функция
Образование межклеточных контактов
Защитная (антигенная) функция
Слайд 6

6 Модели мембран 1. Липидный слой (Овертон, 1902) 2. Билипидный слой

6 Модели мембран

1. Липидный слой
(Овертон, 1902)
2. Билипидный слой
(Бортен и

Грендель, 1925)
3. «Бутербродная»
модель (Даниэли и
Девсон, 1935)
Слайд 7

7 Модели мембран 3. трехслойная модель (1964 г. Дж. Робертсон) 4.

7 Модели мембран

3. трехслойная модель (1964 г. Дж. Робертсон)
4. Жидкостно-мозаичная модель

(Сингер и Никольсон, 1972)
Слайд 8

8

8

Слайд 9

Структурные элементы мембран Липиды Белки Углеводы Вода

Структурные элементы мембран

Липиды
Белки
Углеводы
Вода

Слайд 10

10 Липиды Липиды состоят из: 1. полярной (гидрофильной) головки, 2. шейки

10 Липиды

Липиды состоят из:
1. полярной (гидрофильной) головки,
2. шейки
3. неполярных

(гидрофобных) хвостов.
Головка образована:
остатком фосфорной
кислоты (фосфолипиды)
или остатком сахаров
(гликолипиды).
Шейка образована:
остатком глицерина
(глицеролипиды) или
сфингозина (сфинголипиды).
Слайд 11

11 Основные липиды мембран

11 Основные липиды мембран

Слайд 12

12 Холестерол

12 Холестерол

Слайд 13

13

13

Слайд 14

14

14

Слайд 15

15 Виды подвижности липидов в бислое 1 – латеральная диффузия в

15 Виды подвижности липидов в бислое

1 – латеральная диффузия в пределах

монослоя,
2 – образование кинков,
3 – медленный обмен между компонентами монослоев мембраны («флип-флоп»),
4 – вращательная подвижность вокруг оси
Слайд 16

16 Образование кинков При повышении температуры тепловая подвижность жирнокислотных цепей приводит

16 Образование кинков

При повышении температуры тепловая подвижность жирнокислотных цепей приводит к

спонтанному возникновению изгибов. Если изгибы, соответствующие гош-конформации, появляются на близлежащих участках жирнокислотной цепи, эта область может принимать вид петли или полости (кинк). Кинки могут «скользить» вдоль цепи, обеспечивая перемещение их содержимого.
Слайд 17

17 Белки Полуинтегральные (белки адгезии, рецепторы) Интегральные (поры, ионные каналы, переносчики,

17 Белки

Полуинтегральные
(белки адгезии, рецепторы)
Интегральные (поры, ионные каналы, переносчики, насосы, рецепторы

)
Периферические (рецепторы, белки адгезии, цитоскелет, система вторичных посредников, ферменты).
Слайд 18

18 Углеводы Углеводы в составе мембран обнаруживаются лишь в соединении с

18 Углеводы

Углеводы в составе мембран обнаруживаются лишь в соединении с белками

(гликопротеины и протеогликаны) и липидами (гликолипиды).
В мембранах гликозилировано около 10% всех белков и от 5 до 26% липидов (в зависимости от объекта).
Цепи олигосахаридов в подавляющем большинстве открываются во внеклеточную среду и формируют поверхностную оболочку — гликокаликс.
Слайд 19

19 Функции углеводов межклеточное узнавание, межклеточные взаимодействия, поддержание иммунного статуса клетки,

19 Функции углеводов

межклеточное узнавание,
межклеточные взаимодействия,
поддержание иммунного статуса клетки,
обеспечение стабильности белковых

молекул в мембране,
взаимодействие с цитоскелетом,
пристеночное пищеварение.
Слайд 20

20 Взаимодействие цитоскелета с гликокаликсом I – протеогликан, II – коллаген,

20 Взаимодействие цитоскелета с гликокаликсом

I – протеогликан,
II – коллаген,
III –

фибронектин; образуют плотную
сеть,
IV – молекулы актина,
V – интегральные белки мембраны
Слайд 21

21 Вода Свободная вода омывает мембрану, заполняет каналы, поры и кинки.

21 Вода

Свободная вода омывает мембрану, заполняет каналы, поры и кинки. Вода

может находится между липидными слоями (захваченная вода), обеспечивая перенос веществ внутри бислоя.
Связанная вода взаимодействует с заряженными головками липидов, образуя плотный неперемешиваемый слой и придавая плотность и упругость мембране.
Слайд 22

22 Транспорт веществ через мембрану

22
Транспорт веществ
через мембрану

Слайд 23

23 Виды транспорта

23 Виды транспорта

Слайд 24

Осуществляется без затраты энергии АТФ потому, что ИДЕТ ПО ГРАДИЕНТУ Движущие

Осуществляется без затраты энергии АТФ потому, что
ИДЕТ ПО ГРАДИЕНТУ
Движущие силы:
Градиент

концентрации вещества (химический градиент)
Градиент концентрации заряженных частиц (электро-химический градиент)
Гидростатическое давление

24 Пассивный транспорт

Слайд 25

25 Простая диффузия линейно зависит от градиента концентрации вещества; характеризуется ненасыщаемостью.

25 Простая диффузия
линейно зависит от градиента концентрации вещества;
характеризуется ненасыщаемостью.

Слайд 26

26 Диффузия – самопроизвольный процесс проникновения растворенного вещества из области большей

26 Диффузия – самопроизвольный процесс проникновения растворенного вещества из области большей

концентрации в область меньшей его концентрации, в результате теплового хаотического движения молекул.
Математически описывается формулой Фика:
dm/dt = - D·S·dс/dx
dm/dt – скорость диффузии;
D – коэффициент диффузии (зависит от природы и молекулярной массы вещества и растворителя, от температуры, свойств мембраны и ее функционального состояния).
S – площадь сечения через которую осуществляется диффузия.
dс/dx – градиент концентрации, т.е. изменение концентрации вещества с расстоянием.
Слайд 27

27 Простая диффузия осуществляется через: Мембрану (для незаряженных жирорастворимых) веществ; Поры; Кинки.

27 Простая диффузия осуществляется через:
Мембрану (для незаряженных жирорастворимых) веществ;
Поры;
Кинки.

Слайд 28

28 Простая диффузия через поры Канал поры всегда открыт, поэтому химическое

28 Простая диффузия через поры

Канал поры всегда открыт, поэтому химическое вещество

проходит через мембрану по градиенту его концентрации.
Диаметр поры менее 1 нм, через который могут диффундировать малые молекулы.

Поры формируются разными белками: порины, аквапорины, перфорины, коннексоны.

Слайд 29

29 Простая диффузия идет через кинки При повышении температуры тепловая подвижность

29 Простая диффузия идет через кинки

При повышении температуры тепловая подвижность жирнокислотных

цепей приводит к спонтанному возникновению изгибов. Если изгибы, соответствующие гош-конформации, появляются на близлежащих участках жирнокислотной цепи, эта область может принимать вид петли или полости (кинк). Кинки могут «скользить» вдоль цепи, обеспечивая перемещение их содержимого.
Слайд 30

30 Облегченная диффузия обеспечивается работой переносчиков,встроенных в мембрану отличается от простой

30 Облегченная диффузия обеспечивается работой переносчиков,встроенных в мембрану

отличается от простой диффузии:
Высокой

скоростью переноса
Чувствительностью к специфическим ингибиторам
Насыщаемостью
Слайд 31

31 Переносчики (транспортёры) специфичны: каждый конкретный переносчик переносит через липидный бислой, как правило одно вещество.

31 Переносчики (транспортёры) специфичны: каждый конкретный переносчик переносит через липидный бислой, как

правило одно вещество.
Слайд 32

32 Ионные каналы состоят из связанных между собой белковых субъединиц, формирующих в мембране гидрофильную селективную пору

32 Ионные каналы

состоят из связанных между собой белковых субъединиц, формирующих в

мембране гидрофильную селективную пору
Слайд 33

33 Свойства ионных каналов Специфичность Проводимость Наличие сенсора Наличие воротной системы

33 Свойства ионных каналов

Специфичность
Проводимость
Наличие сенсора
Наличие воротной системы

Слайд 34

34 Четыре вида каналов: А - ионселективный канал (открытый) В –

34 Четыре вида каналов:

А - ионселективный канал (открытый)
В – хемо-чувствительный канал
С –

потенциал-зависимый канал
Д – механо-зависимый канал
Слайд 35

35 Модель воротной системы канала

35 Модель воротной системы канала

Слайд 36

36 Осмос и электроосмос Это движение растворителя из раствора с меньшей

36 Осмос и электроосмос

Это движение растворителя из раствора с меньшей концентрацией

в раствор с большей концентрацией.
В случае электроосмоса движущей силой является электрохимический градиент.
Слайд 37

Фильтрация 37 Это движение растворителя под действием гидростатического давления

Фильтрация 37

Это движение растворителя под действием гидростатического давления

Слайд 38

38 Активный транспорт Осуществляется против электрохимического градиента Система в высшей степени

38 Активный транспорт

Осуществляется против электрохимического градиента
Система в высшей степени специфична
Необходимы

источники энергии в виде АТФ или др.
Некоторые насосы обменивают один вид ионов на другой
Некоторые насосы выполняют электрическую работу (перенос заряда)
Избирательно подавляются блокаторами
Гидролиз АТФ для транспорта происходит ферментами, встроенными в мембрану
Слайд 39

39 Активный транспорт Первично- активный транспорт Вторично- активный транспорт Без изменения

39 Активный транспорт

Первично- активный транспорт
Вторично- активный транспорт
Без изменения структуры мембраны
С изменением

структры мембраны
Слайд 40

40 Первичный активный транспорт (насосы, АТФ-азы) Обеспечивает перенос веществ против градиента

40 Первичный активный транспорт (насосы, АТФ-азы)

Обеспечивает перенос веществ против градиента их концентрации

с затратой энергии АТФ
Слайд 41

41 Вторичный активный транспорт В качестве источника энергии использует химический или электрохимический градиент какого-либо вещества

41 Вторичный активный транспорт

В качестве источника энергии использует химический или электрохимический

градиент какого-либо вещества
Слайд 42

42 Различают: однонаправленный (унипорт), сочетанный (симпорт) и разнонаправленный (антипорт) транспорт.

42 Различают:
однонаправленный (унипорт),
сочетанный (симпорт) и
разнонаправленный (антипорт) транспорт.

Слайд 43

Эндоцитоз 43 Образуется окаймленная везикула (3), Везикула сливается с вакуолью (4).

Эндоцитоз 43

Образуется окаймленная везикула (3),
Везикула сливается с вакуолью (4).
Вакуоль и

ее содержимое претерпевают превращения (5),
Клатрин и молекулы рецептора возвращаются в плазматическую мембрану до повторного использования (6)

Молекулы лиганда связываются молекулами рецептора, расположенными в окаймленных ямках (1);
Ямки образуются при связывании молекул клатрина с поверхностной мембраной.
Происходит инвагинация окаймленной ямки (2)

Слайд 44

Экзоцитоз 44 В аппарате Гольджи из предшественника образуется конечный секрет; Везикула

Экзоцитоз 44

В аппарате Гольджи из предшественника образуется конечный секрет;
Везикула с секретом

доставляется к плазматической мембране;
Мембрана везикулы сливается с плазматической мембраной и вещество высвобождается во внеклеточную среду

В ЭПР синтезируется предшественник секрета;
От ЭПР везикула с веществом транспортируется к аппарату Гольджи;

Слайд 45

45 Физиология Возбудимых тканей

45

Физиология
Возбудимых
тканей

Слайд 46

46 Общая характеристика возбудимых тканей Все клетки нашего организма обладают свойством

46 Общая характеристика
возбудимых тканей
Все клетки нашего организма обладают свойством раздражимости.
Раздражимость

– это способность клеток переходить из состояния физиологического покоя в состояние функциональной активности при действии внешних или внутренних стимулов.
Три вида тканей: нервная, мышечная и секреторная обладают особой формой раздражимости – возбудимостью.
Возбудимость – способность ткани реагировать возбуждением на внешние стимулы.
Возбуждение – реакция на раздражение путем изменения мембранного потенциала.
Слайд 47

47 Разновидности биологических реакций Раздражение – любая ответная реакция на действие

47 Разновидности биологических реакций

Раздражение – любая ответная реакция на действие раздражителя,

свойственная всему живому
Возбуждение – активная реакция специализированных (возбудимых) клеток на внешнее воздействие
Слайд 48

48 Классификация раздражителей по происхождению естественные (нервные импульсы) искусственные (физические, химические, физико-химические)

48 Классификация раздражителей по происхождению

естественные (нервные импульсы)
искусственные (физические, химические, физико-химические)

Слайд 49

49 Классификация раздражителей по биологическому принципу: адекватные, которые при минимальных энергетических

49 Классификация раздражителей по биологическому принципу:

адекватные, которые при минимальных энергетических затратах

вызывают возбуждение ткани в естественных условиях существования организма;
неадекватные, которые вызывают в тканях возбуждение при достаточной силе и продолжительном воздействии.
Слайд 50

Классификация раздражителей по физической природе: Физические: механические, термические, гравитационные, электрические, звуковые,

Классификация раздражителей по физической природе:

Физические: механические, термические, гравитационные, электрические, звуковые, световые,

радиационные, геомагнитные
Химические: кислоты, щелочи, соли, медиаторы, гормоны
Физико-химические: рН, рСО2, рО2, осмотическое и онкотическое давление
Биологические: микроорганизмы, комплекс антиген-антитело, водители ритма, условные и безусловные рефлексы
Слайд 51

51 Классификация раздражителей по силе: Подпороговые Пороговые Надпороговые Сверхпороговые

51 Классификация раздражителей по силе:

Подпороговые
Пороговые
Надпороговые
Сверхпороговые

Слайд 52

52 Свойства возбудимых тканей: Общие: Возбудимость Проводимость Лабильность Специфические: сокращение выделение секрета

52 Свойства возбудимых тканей:

Общие:
Возбудимость
Проводимость
Лабильность
Специфические:
сокращение
выделение секрета

Слайд 53

это способность возбуждаться (генерировать импульсы) в ответ на действие раздражителя. Критерием

это способность возбуждаться (генерировать импульсы) в ответ на действие раздражителя. Критерием возбудимости является

порог возбуждения (порог, ЕК, КУД) - это минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать ответную реакцию. Чем больше порог – тем меньше возбудимость!

53 Возбудимость