Строение и основные свойства клеточных мембран и ионных каналов

Классификация раздражителей.

Раздражимость.

Понятие о раздражимости и возбудимости как основе реагирования тканей на раздражение.

Нейроны, мышечная и железистая клетки относятся к возбудимым тканям и обладают следующими общими свойствами:

Организм человека обладает выраженной способностью адаптироваться к постоянно меняющимся условиям внешней среды. В основе приспособительных реакций организма лежит универсальное свойство живой ткани раздражимость. Раздражимость – это свойство живых клеток отвечать на действие раздражителей изменениями структуры и функции, которые имеют неспецифический характер, а именно: изменением обмена веществ, теплообразования, роста и размножения клетки. Раздражимостью обладают все ткани животных и растительных организмов.

Раздражитель – это фактор внешней или внутренней среды, который действует достаточно сильно, долго и нарастает с достаточной скоростью.

1. По модальности, т.е. по характеру энергии, свойственной раздражителю:

Ø химические (кислоты, щелочи),

Ø осмотические

Ø физические (тепловые, электрические, световые, звуковые, словесные),

Ø биологические (медиаторы, гормоны, микробы);

2. По адекватности

Ø Адекватные - это раздражители, которые действуют на данную структуру в естественных условиях и, к восприятию которых она специально приспособлена и чувствительность к ним чрезвычайно велика (например, свет для сетчатки глаза).

Ø Неадекватные раздражители - это те раздражители, для восприятия которых данная клетка или орган специально не приспособлены (удар в глаз).

2. Возбудимость – это свойство высокоорганизованных тканей (нервной, мышечной и железистой) реагировать на действие раздражителей специфическим ответом. Заключается в изменении уровня потенциала мембраны и в специфических функциональных проявлениях, свойственных данной ткани - сокращение мышцы, проведение возбуждения по нерву, выделение секрета железистой клеткой. Возбудимость оценивается порогом - минимальным по силе раздражителем, вызывающим видимую ответную реакцию. Более сильные по величине раздражители - надпороговые, более слабые - подпороговые.

Возбуждение – это процесс генерации потенциала действия, его распространение по возбудимой ткани, приводящее к специализированному ответу.

3. Проводимость - свойство возбудимой ткани проводить возбуждение с определённой скоростью. Скорость проведения возбуждения определяется скоростью протекания отдельных актов возбуждения.

4. Для характеристики протекания отдельных импульсов (ПД) используется понятие лабильность. Лабильность - способность ткани ответить на определенное количество стимулов в единицу времени. Мерой лабильности является наибольшее количество импульсов, которое ткань может генерировать в единицу времени. Лабильность позволяет количественно измерить и сравнить функциональные возможности тканей и их изменение при каких-то воздействиях. Нервные волокна проводят 1000 имп/с, мышечные - до 600, а нервно-мышечный синапс - до 150 имп/с. Следовательно, наибольшей лабильностью обладает нерв, затем мышца и самой низкой - нервно-мышечный синапс.

Согласно современным представлениям биологические мембраны образуют наружную оболочку всех живых клеток. Одним из главных структурных признаков является то, что мембраны всегда образуют замкнутые пространства. Этот факт помогает выполнять им важнейшие функции:

1. Барьерная (создание концентрационных градиентов, что препятствует свободной диффузии веществ). Это обеспечивает создание потенциала покоя, генерацию потенциала действия.

2. Регуляторная (тонкая регуляция внутриклеточного содержимого и внутриклеточных реакций за счет рецепции БАВ, что приводит к изменению активности ферментативных систем мембраны и запуску механизмов вторичных месенджеров (посредников).

3. Преобразование энергии раздражителя в электрические сигналы (в рецепторах).

4. Высвобождение нейромедиаторов в синоптических окончаниях.

Химический анализ показал, что мембраны в основном состоят из липидов и белков, количество которых варьирует у разных типов клеток. В настоящее время наиболее признана жидкостно-мозаичная модель клеточной мембраны.

Согласно этой модели, мембрана представлена бислоем фосфолипидных молекул. При этом гидрофобные концы молекул находятся внутри бислоя, а гидрофильные направлены в водную фазу, что способствует для образования раздела двух фаз: вне- и внутриклеточной. В фосфолипидном бислое интегрированы глобулярные белки, полярные участки которых образуют гидрофильную поверхность в водной фазе. Эти интегрированные белки выполняют различные функции:

Ø рецепторную,

Ø ферментативную,

Ø образуют ионные каналы,

Ø являются мембранными насосами,

Ø переносят ионы и молекулы.