Физиология возбудимых тканей. Структура и функции биологических мембран презентация

Физиология возбудимых тканей часть 1 Структура и функции биологических мембран

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

3 План: 1. Биологическая мембрана (Современные представления о структурно-функциональной организации клеточной мембраны и ее функциях) 2. Транспорт через мембрану (виды, механизмы)

4 Биологическими мембранами (от лат. membrana – перепонка) Называют функциональные структуры клетки, ограничивающие цитоплазму и внутриклеточные клеточные структуры.

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

6 Модели мембран 1. Липидный слой (Овертон, 1902) 2. Билипидный слой (Бортен и Грендель, 1925) 3. «Бутербродная» модель (Даниэли и Девсон, 1935)

7 Модели мембран 3. трехслойная модель (1964 г. Дж. Робертсон) 4. Жидкостно-мозаичная модель (Сингер и Никольсон, 1972)

8

Структурные элементы мембран Липиды Белки Углеводы Вода

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).

11 Основные липиды мембран

12 Холестерол

13

14

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

16 Образование кинков

17 Белки Полуинтегральные (белки адгезии, рецепторы) Интегральные (поры, ионные каналы, переносчики, насосы, рецепторы ) Периферические (рецепторы, белки адгезии, цитоскелет, система вторичных посредников, ферменты).

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.

19 Функции углеводов межклеточное узнавание, межклеточные взаимодействия, поддержание иммунного статуса клетки, обеспечение стабильности белковых молекул в мембране, взаимодействие с цитоскелетом, пристеночное пищеварение.

20 Взаимодействие цитоскелета с гликокаликсом

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.

23 Виды транспорта

Осуществляется без затраты энергии АТФ потому, что 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

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

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.

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

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.

29 Простая диффузия идет через кинки

30 Облегченная диффузия обеспечивается работой переносчиков,встроенных в мембрану отличается от простой диффузии: Высокой скоростью переноса Чувствительностью к специфическим ингибиторам Насыщаемостью

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

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

33 Свойства ионных каналов Специфичность Проводимость Наличие сенсора Наличие воротной системы

34 Четыре вида каналов:

35 Модель воротной системы канала

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.

Фильтрация 37 Это движение растворителя под действием гидростатического давления

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

39 Активный транспорт Первично- активный транспорт Вторично- активный транспорт Без изменения структуры мембраны С изменением структры мембраны

40 Первичный активный транспорт (насосы, АТФ-азы) Обеспечивает перенос веществ против градиента их концентрации с затратой энергии АТФ

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

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

Эндоцитоз 43

Экзоцитоз 44

45 Физиология Возбудимых тканей

46 Общая характеристика 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.

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

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.

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

51 Классификация раздражителей по силе: Подпороговые Пороговые Надпороговые Сверхпороговые

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

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!

54 Проводимость - это способность проводить возбуждение (м/сек). Проводимость выше в нервной ткани, ниже в мышечной ткани. Лабильность