WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 47 | 48 || 50 | 51 |   ...   | 88 |

«МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ 2-Е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ В 3 томах 3 Перевод с английского канд. биол. наук В. П. Коржа, канд. биол. наук Н.В. Сониной, ...»

-- [ Страница 49 ] --

Рис. 19-22. Изменения электрического состояния мембраны мышечной клетки в нервно-мышечном соединении. Открытие ацетилхолин-зависимых ионных каналов (А ) приводит к возникновению потенциала действия (Б), который распространяется вдоль мембраны мышечного волокна (В) и Рис. 19-23. Миниатюрные синаптические потенциалы (или «миниатюрные потенциалы концевой пластинки»), зарегистрированные в мышце лягушки с помощью внутриклеточного электрода, помещенного вблизи нервно-мышечного соединения. Каждый пик - это миниатюрный синаптический потенциал, возникающий в результате высвобождения медиатора из одного синаптического пузырька. (P. Fatt, В. Katz, J. Physiol., Рис. 19-24. Схема функционирования лиганд- и потенциал-зависимых каналов. Стрелками указаны причинно-следственные связи В свою очередь сдвиг мембранного потенциала, если он достаточно велик, заставляет потенциалзависимые каналы открыться, и в результате возникает потенциал действия (рис. 19-24). В Рис. 19-25. Реакция ацетилхолиновых рецепторов на ацетилхолин. При длительном воздействии высоких концентраций ацетилхолина рецептор переходит еще в одно, не показанное здесь состояние, в котором рецептор инактивирован и не открывается даже в присутствии ацетилхолина.

Рис. 19-26. Измерение тока через открытый канал ацетилхолинового рецептора при разных значениях мембранного потенциала. С помощью таких измерений можно установить ионную селективность каналов. Ток, переносимый через открытый канал ионами определенного вида, будет изменяться при изменении мембранного потенциала определенным образом в зависимости от вида иона и градиента его концентрации по обе стороны мембраны. Зная градиенты концентраций основных присутствующих ионов, можно определить ионную селективность канала путем простого измерения зависимости ток/напряжение; более полную информацию можно получить в результате повторных измерений при других концентрациях иона. А. Зарегистрированный с помощью метода пэтч-клампа ток, проходящий через одиночный канал, находящийся в растворе с фиксированной концентрацией ацетилхолина, при трех различных значениях мембранного потенциала. В каждом случае канал случайным образом переходит из закрытого состояния в открытое и обратно, но при некотором значении мембранного потенциала, которое называют потенциалом реверсии, ток равен нулю даже тогда, когда канал открыт. В данном случае потенциал реверсии близок к 0 мВ. Б. Такое же явление можно наблюдать, измеряя после одиночной стимуляции нерва общий ток через большое количество одиночных каналов с ацетилхолиновым рецептором, находящихся в постсинаптической мембране нервно-мышечного соединения. На графиках показаны изменения этого тока, измеренного с помощью внутриклеточных электродов в условиях фиксации напряжения. Каналы открываются при коротком воздействии ацетилхолина, но если мембранный потенциал поддерживается на уровне потенциала реверсии, то ток равен нулю. Поскольку открытые каналы проницаемы как для Na +, так и для К +, а значения электрохимических движущих сил для этих ионов различны, «нулевой ток» в действительности соответствует уравновешенным и направленным навстречу друг другу токам Na+ и К+. (Эти каналы проницаемы и для Са2+, но ток, переносимый ионами кальция, очень мал, так как их концентрация низка.) По величине потенциала реверсии и его чувствительности к концентрациям ионов во внешней среде можно судить об относительной проницаемости канала для разных ионов. Например, некоторые лиганд-зависимые каналы селективно проницаемы для С1-, и такие каналы можно идентифицировать по величине потенциала реверсии, равной —60 мВ, что близко к равновесному потенциалу С1- ; при этом потенциал реверсии зависит от внеклеточной концентрации С1-, но не Na+ или К+.

(А по данным В. Sakmann et al., Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 48, 247-257, 1983; Б по данным К. L. Magleby, C. F.

Stevens, J. Physiol., 223, 173-197, 1972.) движущей силы. Если потенциал на мембране мышечной клетки соответствует уровню покоя, то суммарная движущая сила для К+ близка к нулю, так как градиент заряда почти уравновешивается градиентом концентрации К +. С другой стороны, для Na+ направления градиентов заряда и концентрации совпадают, и их совместное действие направлено на перемещение ионов в клетку. (Это относится и к ионам кальция, хотя внеклеточная концентрация Са2+ настолько ниже концентрации Na+, что доля кальция во всем ионном токе, направленном внутрь клетки, невелика.) Поэтому открытие каналов в ацетилхолиновых рецепторах приводит в основном к значительному притоку ионов Na +, что вызывает деполяризацию мембраны.

19.3.7. Ацетилхолин удаляется из синаптической щели в результате диффузии и гидролиза [20] Для того чтобы состояние постсинаптической клетки успешно регулировалось сигналами, поступающими от пресинаптической клетки, постсинаптическое возбуждение должно быстро спадать, как только пресинаптическая клетка придет в состояние покоя. В нервно-мышечном соединении это достигается путем быстрого удаления ацетилхолина из синаптической щели с помощью двух механизмов. Во-первых, ацетилхолин рассеивается в результате диффузии, которая благодаря малым расстояниям происходит очень быстро. Во-вторых, ацетилхолин расщепляется ацетилхолинэстеразой на ацетат и холин. Этот фермент, выделяемый мышечными клетками, прикрепляется с помощью коллагеноподобного «хвоста» к базальной мембране, отделяющей нервное окончание от мембраны мышечной клетки. Одна молекула ацетилхолинэстеразы способна гидролизовать до 10 молекул ацетилхолина за 1 мс, поэтому весь медиатор удаляется из синаптической щели через несколько сотен микросекунд после его высвобождения из нервного окончания. Таким образом, период, когда ацетилхолин может связываться с рецепторами и переводить их в открытую конформацию, изменяя тем самым проводимость постсинаптической мембраны, очень короток (рис. 19-27). Благодаря этому временная картина пресинаптических сигналов четко отображается в картине постсинаптических ответов.

19.3.8. Быстрая синаптическая передача осуществляется с помощью небольшого числа нейромедиаторов [13, 21] Вся структура нервно-мышечного соединения приспособлена для наиболее быстрой передачи сигналов. Для этого служат:

миелинизированный двигательный аксон большого диаметра; активные зоны в окончании аксона, где синаптические пузырьки в любой момент готовы высвободить ацетилхолин точно напротив постсинаптических рецепторов; узкая синаптическая щель; лиганд-зависимые каналы постсинаптической мембраны, открывающиеся сразу же после связывания нейромедиатора; наконец, ацетилхолинэстераза в синаптической щели, быстро прерывающая передачу. Время задержки в синапсе между пиком пресинаптического потенциала действия и пиком постсинаптического импульса составляет около миллисекунды или меньше. Все больше данных свидетельствует о том, что в быстрых химических синапсах центральной нервной системы тоже, очевидно, используются лиганд-зависимые каналы и что в основе действия этих синапсов лежат те же структурные принципы: наличие активных зон, узкая синаптическая щель, локализация рецепторов напротив участков экзоцитоза. Кроме того, быстрая передача сигналов здесь также, видимо, опосредуется лишь небольшой группой нейромедиаторов. Однако это обобщение пока еще не вполне достоверРис. 19-27. Изменение проводимости постсинаптической мембраны в нервно-мышечном соединении лягушки, вызванное одним «квантом»

ацетилхолина (содержимым одного синаптического пузырька). В момент пика проводимости бывает открыто примерно 1600 каналов, каждый из РИС. 19-28. Химическое строение главных нейромедиаторов, которые, как полагают, участвуют в быстрой синаптической передаче, воздействуя на но: оказалось, что очень трудно с точностью установить, какой именно медиатор действует в данном синапсе.

Вероятно, быстрая синаптическая передача появилась очень давно, так как одни и те же нейромедиаторы используются эволюционно весьма далекими друг от друга видами животных - от моллюсков до млекопитающих. К числу быстродействующих медиаторов относятся ацетилхолин, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), глицин, глутамат и, вероятно, аспартат и АТР (рис. 19-28). Обычно каждый нейрон секретирует только один вид медиатора, общий для всех выходных синапсов данного нейрона (лишь иногда их может быть два). С помощью метода «пэтч-кламп» получены прямые данные о том, что рецепторы для ацетилхолина, ГАМК, глицина и глутамата связаны с каналами. В отношении других рецепторов это тоже весьма вероятно, но пока еще не доказано. Благодаря изучению последовательностей ДНК установлена гомологичность строения рецепторов ацетилхолина, ГАМК и глицина; это позволяет предполагать общее эволюционное происхождение всех лиганд-зависимых ионных каналов.

19.3.9 Ацетилхолин и глутамат опосредуют быстрое возбуждение, а ГАМК и глицин - быстрое торможение [19, 22] Нейромедиаторы можно классифицировать по вызываемым ими эффектам. Как мы уже видели, ацетилхолин, воздействуя на соответствующий рецептор в мембране волокна скелетной мышцы, открывает катионный канал и деполяризует мембрану, приближая ее к порогу возникновения потенциала действия. Таким образом, этот рецептор опосредует возбуждающий эффект. По-видимому, и глутамат воздействует на рецепторы системе позвоночных. Известно также, что ГАМК выполняет такую функцию и в нервномышечных соединениях у насекомых и ракообразных. Значение тормозных нейромедиаторов Pиc. 19-29. Поведение рецепторов для ГАМК, связанных с каналами. При связывании ГАМК эти рецепторы образуют открытый канал, избирательно проницаемый для Сl-. Таким путем они вызывают тормозный эффект:

открытые Cl--каналы удерживают мембранный потенциал вблизи равновесного потенциала для Cl -, который в свою очередь близок к 19.3.11. Синапсы служат важными мишенями для воздействия лекарственных веществ [23, 24] Рецепторы нейромедиаторов играют важную роль как мишени для ядов и лекарственных препаратов. Змея парализует свою добычу с помощью -бунгаротоксина, блокирующего никотиновые рецепторы ацетилхолина. Блокируя те же самые рецепторы с помощью кураре, можно вызвать расслабление мышц во время хирургических операций, в то время как сердце будет работать нормально, так как кураре не связывается мускариновыми рецепторами. Таким образом, различия в способности этих двух видов рецепторов ацетилхолина связывать определенные лиганды дает возможность осуществлять точно направленное лекарственное воздействие.

Большинство психотропных препаратов воздействует на синапсы, и при этом многие из них связываются специфическими рецепторами.

Примером могут служить рецепторы ГАМК; наиболее изученные из них - ГАМКА-рецепторы - представляют собой лиганд-зависимые хлоридные каналы, участвующие, как уже говорилось выше, в быстром торможении. На них воздействуют как бензодиазепиновые транквилизаторы (например, валиум и либриум), так и барбитураты, применяемые при бессоннице, состоянии беспокойства, эпилепсии. ГАМК, бензодиазепины и барбитураты кооперативно связываются тремя разными участками одного и того же рецепторного белка; вероятно, лекарственные препараты влияют на психику, снижая минимальную концентрацию ГАМК, еще достаточную для открытия хлоридных каналов, и усиливая тем самым тормозное действие ГАМК.



Pages:     | 1 |   ...   | 47 | 48 || 50 | 51 |   ...   | 88 |
 


Похожие работы:

«The Gifford Lectures 1 9 8 9 - 1 9 9 1 Volume 2 Ian G. Barbour HarperSanFrancisco An Imprint of HarperCoUinsPublisher О Г О С Л О В И Е И Н А У К А Б ИЕН БАРБУР ЭТИКА В ВЕК ТЕХНОЛОГИИ БИБЛЕЙСКО-БОГОСЛОВСКИЙ институт св. лпостолл АНДРЕЯ к в ISBN 5-89647-020-7 Иен Барбур Этика в век технологии Научный редактор: Николай Мусхелишвили Перевод с английского: Александр Киселев Корректор: Тамара Горячева Оформление: Антон Бизяев Верстка: СветланаТочкина.Татьяна Савина Книга издана при поддержке...»

«50 ЛЕТ ИНСТИТУТУ МОРФОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА РАМН 50 YEARS OF THE RESEARCH INSTITUTE OF HUMAN MORPHOLOGY RAMS Л.В. Кактурский, О.В. Макарова, М.В. Кондашевская L.V. Kaktursky, O.V. Makarova, M.V. Kondashevskaya Научно-исследовательский институт морфологии человека РАМН Москва, ул. Цюрупы, д.3, 117418, +7(499)1208065, morfolhum_patol_cell@mail.ru Research Institute of Human Morphology RAMS Moscow, Tsurupy, 3, 117418, +7(499)1208065, Резюме: Представлены основные вехи истории и достижения сотрудников...»

«Красная Книга России Животные ПРЕДИСЛОВИЕ В Красную книгу России занесены редкие и исчезающие животные, растения и грибы, постоянно или временно обитающие в состоянии естественной свободы на территории, континентальном шельфе и в морской экономической зоне Российской Федерации, которые нуждаются в специальных государственно-правовых действиях, входящих в компетенцию федеральных органов исполнительной власти. Ведение и издание Красной книги Российской Федерации - это также и выполнение...»

«Г.А. Шабанова СТЕПНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА Eco-TIRAS Кишинёв - 2012 Г.А. ШАБАНОВА СТЕПНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА Eco-TIRAS Кишинев -2012 В книге рассматриваются основные типы современных первичных степей и вторичных экосистем степных пастбищ Республики Молдова, их использование, стадии деградации, пути улучшения. Освещаются проблемы сохранения и восстановления степной растительности и редких видов, охраняемых на национальном уровне, степень их охваченности...»

«КРАСНАЯ КНИГА ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и животных Грозный 2007  Красная книга Чеченской Республики. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и животных. – Грозный, 2007. - с., ил. РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ Председатель редакционной председатель Комитета Правительства Чеченской коллегии Республики по экологии, кандидат сельскохозяйственных наук И.Я. Шахтамиров Зам. председателя редакционной зам. председателя Комитета...»

«Александр Марков РОЖДЕНИЕ СЛОЖНОСТИ Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы Оглавление ПРЕДИСЛОВИЕ Бесконечный лабиринт Немного политики, или Популяризация науки как...»

«Александр Васильевич МАСЛОВ Хабаровск Издательство ДВГМУ 2013 УДК 61 (092 Рос):378.661(571.6) ББК 5 Г Б 772 Александр Васильевич Маслов / сост. Т. А. Бойко, Б772 П. С. Посохов ; под ред. профессора В. П. Молочного. – Хабаровск : Изд-во ДВГМУ, 2013. – 152 с. ISBN 978-5-85797-304-2 Книга посвящена известному ученому-биологу Александру Васильевичу Маслову и дает представление о нем как о яркой творческой личности с широким кругом интересов, прекрасном специалисте и светлом, самобытном человеке,...»

«Пояснительная записка. В курс биологии 7-го класса включен материал по сравнительной характеристике основных групп живых организмов. Это позволяет школьникам изучать объекты, понимая их место в общей системе живых организмов. Сравнение – очень распространенная логическая процедура. В простых случаях в этом нет необходимости, но в ботанике и зоологии мы регулярно встречаемся с процедурами нетривиального сравнения. Поэтому мы посчитали необходимым включить в программу по биологии изучение...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.