Основные способы межклеточной коммуникации.

Клетки многоклеточного организма нуждаются в обмене информацией друг с другом для регуляции своего развития и органи­зации в ткани, для контроля процессов роста и деления и для коорди­нации функций. Взаимодействие животных клеток осуществляется следующими способами:

1) клетки образуют между собой плотные щелевые контакты;

2.клетки несут на своей поверхности связанные с плазматической мембраной сигнальные молекулы, оказывающие влияние на другие клетки при непосредственном физическом контакте;

3.клетки выделяют химические вещества, служащие сигналами для других клеток, расположенных на расстоянии:

а) в случае эндокринной сигнализации специализированные эндок-
ринные клетки выделяют гормоны, которые разносятся кровью и
воздействуют на клетки-мишени, находящиеся иногда в самых
разных частях организма;

б) в случае паракринной сигнализации клетки выделяют локальные
химические медиаторы, которые действуют только на клетки
ближайшего окружения, быть может в радиусе около милли-
метра, в т. ч. аутокриния, т. е. действие своей сигнальной моле-
кулы на саму клетку через внешний рецептор ее мембраны;

в) при синаптической передаче (используется только в нервной систе-
ме) клетки секретируют нейромедиаторы в специализированных
межклеточных контактах, называемых синапсами.

5. Выделяют следующие основные типы рецепторов:

Сенсорные (представлены в сенсорных системах - Гл. 5, 6, 7).

Молекулярные (генетически детерминированные макромолекулярные сенсоры белки, гликолипопротеиды).

Рецепторы предназначены:

для специфического-взаимодействия с биологически значимым сигналом химической или физической природы;

для восприятия, трансформации и передачи заключенной в сигналах информации па пострецешорные структуры;

для инициации каскада биохимических, и/или физико-химических процессов, составляющих основу ответной реакцииклетки-мишени на воспринятый сигнал.

Молекулы, выполняющие сигнальные функции, способные акти­вировать специфические рецепторы, называются лигандами.

 

Лиганд-рецепторное взаимодействие. вторичные посредники

Механизмы трансмембранной передачи сигналов

Наиболее подробно изучены четыре основных механизма трансмембранной передачи сигналов:

1.проникновение растворимых в липидах лигандов через мем­брану и их действие на внутриклеточный рецептор - ядерный или цито-зольный (стероидные и тиреоидные гормоны);

2.использование трансмембранного рецепторного белка, фер­ментативная активность которого регулируется лигандом (инсулин, эпидермальный фактор роста и др.). Это односегментныи трансмем-бранный рецептор;

3.закрытие или открытие трансмембранных ионных каналов при связывании с лигандом;

4.использование трансмембранного рецептора для стимуляции сигнального передающего белка (G-белка), который активирует уже внутриклеточный посредник. Это семисегментный трансмембранный рецептор.

Вторичные посредники

Рецепторы, связанные с G-белком, обычно запускают целую цепь событий, изменяющих в клепке концентрацию одной или нескольких внутриклеточных сигнальных молекул, которые называются вторич­ными посредниками. Эти молекулы в свою очередь изменяют поведение других белков в клетке-мишени.

Ко вторичным посредникам относятся: 1) циклический аденозинмонофосфат (с AMP); 2) циклический гуанозинмонофосфат (с GMP); 3) инозитолтрифосфат (1Р3), 4) диацилглицерол (ДАГ), 5) ионы кальция (Са2⁺).

Понятие о раздражимости и возбудимости.

Потонциал покоя как основа для возникновения электрических сигналов.

Потенциал покоя – это разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностью мембраны у клетки, которая находится в состоянии физиологического покоя. При этом наружная сторона заряжена положительно, внутренняя- отрицательно. Величина ПП может быть в пределах 30—90 мВ. Для обозначения величины отри­цательного заряда мембраны применяют символ Е0 (Е0 = = 30—90 мВ). В механизме возникновения потенциала покоя ведущая роль принадлежит следующим факторам.

1. Наличие разности концентраций (градиентов) ионов К+
и Na+ между внутриклеточной и внеклеточной средой

2. Различная проницаемость клеточных мембран для мине-
ральных ионов.

3. Работа натрий-калиевого насоса, которая вносит вклад в создание потенциала покоя

РЕЦЕПТОРНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ.

Рецепторным потенциалом называют изме­нение уровня поляризации мембраны рецептора, вызываемое воздействием раздражителя. Это местный потенциал, который быстро уменьшается (затухает) по мере удаления от точки воз­никновения. Между силой действующего раздражителя и ве­личиной рецепторного потенциала существует логарифмиче­ская зависимость.

Преобразование рецепторного потенциала в потенциал действия происходит благодаря возникновению локальных круговых токов между деполяризованной мембраной рецепто­ра и ближайшим перехватом Ранвье (в мякотных нервных во­локнах, рис. 4.5). На мембране нервного волокна в области та­ких перехватов сосредоточено много электроуправляемых на­триевых каналов. Под влиянием кругового тока мембрана в перехвате Ранвье деполяризуется до критического уровня и эти

каналы открываются и обеспечивают генерацию потенци­ала действия.

Таким образом, в афферентных нервных волокнах потен­циал действия первично возникает на ближайшем к рецептору участке мембраны нервного волокна, имеющем потенциалза-висимые натриевые каналы. Возникнув в начале волокна, по­тенциал действия проводится вдоль него по направлению к те­лу нейрона и далее к нервным центрам.

В сенсорных рецепторах, которые образованы не нервными оконча­ниями, а целостными нервными или эпителиальными клетками, возник­ший рецепторный потенциал оказывает возбуждающее действие на чув­ствительное нервное окончание через синаптическую связь. При возник­новении рецепторного потенциала в синаптическую щель выделяется медиатор, который деполяризует постсинаптическую мембрану нервного окончания, и на ближайшем безмиелиновом участке этого волокна воз­никает потенциал действия, передающийся к нервным центрам.

В хеморецепторах механизм генерации рецепторного потенциала не­сколько отличается от механизма в механорецепторах. Так, в обонятель­ных рецепторах молекула вещества (одоранта) связывается с чувстви­тельным к нему рецептором, что приводит к активации цепочки биохими­ческих реакций, образующих вещества (так называемые вторичные по­средники), которые открывают в мембране рецептора натриевые и кальциевые каналы. Вход в рецепторную обонятельную клетку Na и Са2+ обеспечивает генерацию на ее мембране рецепторного потенциала.

При длительном непрерывном действии раздражителя в некоторых видах рецепторов рецепторный потенциал, несмот­ря на продолжающееся воздействие раздражителя, может постепенно уменьшаться. В таком случае частота возникаю­щих в афферентном нервном волокне импульсов также умень­шается. Интенсивность ощущения при этом тоже снижается, и оно может исчезнуть совсем. Такие рецепторы называют адаптирующимися. К быстроадаптирующимся рецепторам от­носятся тактильные (воспринимающие прикосновение), обо­нятельные и ряддругих. К практически неадаптирующимся ре­цепторам относят слуховые дуги аорты икаротидного тельца, воспринимающие давление и растяжение

Потенциал действия.

Потенциал действия — это быстрое, высокоамплитуд­ное изменение заряда мембраны, вызываемое действием до­статочно сильных (сверхпороговых) раздражителей (рис. 4.2). Характерным признаком наличия потенциала действия служит появление кратковременной инверсии (перемены) знака заря­да на мембране. Снаружи он на короткое время (0, 5—2 мс) становится отрицательным. Величина инверсии может состав­лять до 30 мВ, а величина всего потенциала действия — 60— 130 мВ.

Потенциал действия подразделяют на участки: деполяриза­цию, реполяризацию и гиперполяризацию (см. рис. 4.4). Деполяризацией называют всю восходящую часть потенциа­ла действия, в ней выделяют участок, соответствующий ло­кальному потенциалу (от уровня Е0 до £ к), быструю деполяри­зацию (от уровня £ к до уровня 0 мВ), инверсию знака заряда (от 0 мВ до начала реполяризации). Далее идет реполяриза-ция. Приближаясь к уровню £ 0, ее скорость может замедлять­ся, и этот участок называют следовой отрицательностью (или следовым отрицательным потенциалом). У некоторых клеток вслед за реполяризацией идет гиперполяризация (воз­растание поляризации мембраны). Ее называют следовым по­ложительным потенциалом.

Начальную высокоамплитудную быстропротекающую часть потенциала действия называют также пик или спайк. Он включает фазы деполяризации и быстрой реполяризации (до следового отрицательного потенциала).В механизме развития потенциала действия важнейшая роль принадлежит увеличению проницаемости клеточной мембраны для ионов Na+. Например, при действии на клетку электрического тока он вызывает ее деполяризацию, и когда заряд мембраны уменьшается до критического уровня (£ к) — открываются электроуправляемые натриевые каналы. Эти ка­налы образованы встроенными в мембрану белковыми моле­кулами, внутри которых имеется своеобразная пора и два вида перекрывающих ее ворот. Различают так называемые актива-ционные, расположенные с наружной стороны, и инактиваци-онные ворота, находящиеся с внутренней стороны мембраны (рис. 4.3). Ворота представляют собой участки белковой моле­кулы, изменяющие свое положение в зависимости от уровня поляризации мембраны. Чтобы канал мог пропускать Na+, не­обходимо, чтобы все его ворота были открыты. Это и происхо­дит, когда деполяризация достигает уровня Ек. Открытие на­триевых каналов приводит к лавинообразному вхождению на­трия внутрь клетки. Поскольку ионы натрия несут положи­тельный заряд, они нейтрализуют избыток отрицательных зарядов в клетке, затем на внутренней стороне мембраны про­исходит инверсия (перемена)знака заряда с отрицательного на положительный.

Изменение заряда мембраны имеет жесткую связь с измене­нием возбудимости клетки (рис. 4.4). При действии на клетку подпорогового по силе кратковременного раздражителя возни-каетлокальный потенциал и возбудимость в это время повыша­ется. Когда поляризация мембраны возвращается к исходному уровню, возбудимость также приходит к нормальному значению (условно исходная величина возбудимости принята за 100%).

Если же на клетку действует сверхпороговый раздражитель, то величина локального потенциала достигает уровня Ек и воз­никает потенциал действия. В этот момент возбудимость клетки мгновенно падает до нулевого уровня. Начинается фаза абсо­лютной рефрактерности (невозбудимости). Эта фаза длится до начала реполяризации. После начала реполяризации возбудимость клетки начинает возрастать, но остается пони­женной относительно уровня нормы — фаза относительной рефрактерности. Во время следовой отрицательности возбу­димость клетки повышена — фаза супернормальной возбуди­мости (или экзальтации), а во время следовой положительнос­ти — понижена (фаза субнормальной возбудимости).

Возбудимость клетки имеет прямую зависимость от разно­сти уровней потенциала покоя (Е0) и потенциала критической деполяризации (Ек). Эту разность называют пороговым потен­циалом (А£ ):

А£ = Е0 - £ к.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ВНЕШНЕЙ ПОЛИТИКИ
2. I. Основные параметры цунами
3. I. Основные теоретические сведения
4. I. Основные этапы становления и развития физической культуры в России и зарубежных странах
5. I. Рабочее тело и параметры его состояния. Основные законы идеального газа.
6. II. Основные положения по организации практики
7. II. Основные цели и задачи Совета
8. III. Основные функции и полномочия Управления
9. VШ. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ
10. Адлер выделил три основные жизненные цели (задачи): работу, дружбу и любовь.
11. Алгоритмы классического цикла управления и основные направления развития менеджмента в здравоохранении.
12. Алфлвит и некоторые основные оперлторы языка PascaI