Структура и функция g-белка при передаче сигнала.

Прямая активация калиевого канала субъединицамиG-белка

Прямое ингибирование Са²⁺-канала субъединицами G-белка

Активация пресинаптических адренорецепторов (ауторецепторов) приводит к диссоциации G-белка и последующему ингибированию (закрытию) кальциевых каналов, т.е. снижению уровня освобождение медиатора (норадреналина)

Регуляция экспрессии белков путем активации метаботропных рецепторов

16.Особенности строения и функции нервно-мышечного синапса скелетного мышечного волокна. Миниатюрный потенциал концевой пластинки.

– мионевральный синапс, моторная бляшка, двигательная бляшка - пресинаптическое окончание нервного волокна на мышечном волокне, концевая пластинка - постсинаптическая мембрана мионеврального синапса.

Для него характерно наличие большого числа изгибов на пресинаптической и, особенно, на постсинаптической мембране. Благодаря этому, вероятно, возрастает площадь контакта пресинапса с постсинапсом, что увеличивает вероятность взаимодействия.

Пресинапс заполнен везикулами ацетилхолина (АХ). Примерно каждый из них содержит до 1000-10000 молекул АХ. В основном везикулы расположены в определенных местах пресинапса - около так называемых активных зон. В норме везикулы не подходят близко к пресинаптической мембране, вероятно, из-за того, что имеют такой же заряд, как и пресинапс, хотя возможно и наличие жесткой структуры, которая удерживает везикулы в подвешенном состоянии.

1 — аксон мотонейрона: 2 — мышечное волокно; 3 — синаптическая щель; 4 — пальцевид­ные инвагинации сарколеммы; 5 — митохондрии мышечного волокна; 6 — синаптические пузырьки; 7 — леммоцит; 8 — ядра мы­шечного волокна.

При взаимодействии AXс ХР вследствие конформационных изменений меняется состояние канала - он становится доступным для ионов натрия, что порождает вход их внутрь мышечного волокна в месте постсинаптической мембраны и, как результат, вызывает деполяризацию. В отличие от дру­гих синапсов, этот вид деполяризации получил название по­тенциала концевой пластинки (ПКП).

Миниатюрный потенциал концевой пластинки

В условиях покоя, когда пресинаптическая мембрана не деполяризована, способность везикул выходить из пресинапса почтиотсутствует. Однако с интервалом примерно в 1 с спонтанно одна из везикул открывается в синаптическую щель и происходит выброс кванта медиатора.

Этот вид актив­ности получил название миниатюрный потенциал концевой пластинки (МПКП). Наличие МПКП свидетельствует о квантовой природе выделения медиатора.

В условиях, когда к пресинапсу приходит потенциал дей­ствия, он вызывает значительную деполяризацию мембраны. Это приводит к тому, что кальций извне поступает внутрь пресинапса и, вероятно, подобно ситуации в мышцах, вызы­вает сокращение структур синапса (актиноподобных воло­кон), в результате чего везикулы близко подходят к пресинаптической мембране и происходит экзоцитоз - выброс пор­ции АХ. Если заблокировать кальциевые каналы, то процесс передачи возбуждения в синапсе прекращается. В целом, на 1 ПД выделяется 100 (синапс лягушки) или 200-300 (синапсы млекопитающих) везикул (квантов) медиатора и в результате генерируется достаточно мощный постсинаптический потен­циал (потенциал концевой пластинки), который достигает критического уровня деполяризации, вызывая генерацию полноценного потенциала действия, способного распростра­няться по обе стороны от постсинаптической области во вне-синаптические ареалы.

Вышедший в синаптическую щель ацетилхолин мгновенно разрушается ацетилхолинэстеразой (АХЭ), превращаясь в холин (он вновь захватывается для по­следующего синтеза) и ацетат

Как и все синапсы, нервно-мышечный синапс подвергает­ся фармакологической модификации(см. подробно в учебнике [1] С.71).

Коротко. Можно блокировать проведение ПД по пресинаптическому элементу (новокаином), блокировать высвобождение медиатора, например, за счет удаления из среды ионов кальция или добавления ионов мар­ганца, или при помощи ботулинического токсина, можно заб­локировать синтез АХ, угнетая захват холина. Наконец, что в практическом отношении чрезвычайно важно, можно бло­кировать сами рецепторы и, тем самым, полностью прекра­тить передачу возбуждения в синапсе. Это можно сделать, используя такие вещества, которые при высоких концентраци­ях способны вытеснять ацетилхолин с ХР. Этим свойством об­ладают кураре и курареподобные вещества (д‑тубокурарин, диплацин и т.д.). Эта процедура находит широкое примене­ние в хирургии. Существует также возможность управлять активностью ацетилхолинэстеразы (АХЭ). Если ее активность уменьшить до определенной степени, то это будет способство­вать накоплению АХ в синаптической щели. Такая ситуация при определенной патологии (миастения гравис, когда коли­чество выбрасываемого медиатора резко снижено) является благоприятной. Если инактивация АХЭ достигает значитель­ной величины, то это сопровождается развитием стойкой де­поляризации в области синапса и приводит к блокаде прове­дения возбуждения через мионевральный синапс. В конечном итоге это может привести к гибели организма. На этом явле­нии основано применение фосфороорганических соеди­нений (ФОС) в качестве отравляющих веществ (ОВ) или в качестве инсектицидов (дихлофос, хлорофос и т.д.).

Один и тот же медиатор может вступать в реакцию с различными рецепторами постсинаптической мембраны и вызывать противоположные эффекты. Так, в нейронах ЦНС обнаружены мускариновые и никотиновые холинорецепторы, воздействуя на кото­рые ацетилхолин вызывает различные изменения проницаемости постсинаптической мембраны. Показано существование различных рецепторов к катехоламинам. Накап­ливается все больше данных в пользу существования различных рецепторов к аминокислотам.

Способность одного и того же медиатора вызывать разнонаправленные изменения проницаемости постсинаптической мембраны является причиной того, что одни и те же медиаторы могут или возбуждать, или тормозить различные нервные клетки. В тех случаях, когда влияние химического медиатора более однотипно, как, например, в случае ГАМК и глицина, действие которых почти всегда приводит к увеличению хлорной прони­цаемости мембраны, функциональный эффект оказывается однозначным (тормозным в случае указанных аминокислот).

Итак, обычно говорят что не медиатор, а рецептор определяет характер конечного эффекта работы синапса. Я бы сказал несколько по другому – не характер медиатора и подходящего к нему рецептора определяет результат работы синапса, а характер открываемого с помощью медиатора и рецептора канала (натриевого, калиевого, хлорного или другого). В самом деле, ведь не ключ и не «секреты» замка, к которым подходит ключ, определяют то, что нас ждет за дверью, а характер самой двери, вернее то, к чему нас ведёт открытая дверь.

17.Скелетная мышца: иерархия структурных сократительных компонентов. Миофибриллы. Саркомер. Классификация скелетных мышечных волокон и мышц.

1. Мышца

2. Мышечное волокно(симпласт)

3. Миофибрилла ( СФЕ – Саркомер)

4. Миофиламенты(актиновые и миозиновые нити) (рис. 709251100).

Мышечное волокнопокрыто тонкой эластичной мембра­ной — сарколеммой. Ее структура подобна структуре мембран других клеток, в част­ности нервных. Мембрана мы­шечных клеток играет важную роль в возникновении и проведе­нии возбуждения.

Внутреннее содержимое мы­шечного волокна называется саркоплазмой. Она со­стоит из двух частей. Первая — саркоплазматический матрикс — пред­ставляет собой жидкость, в ко­торую погружены сократитель­ные элементы мышечного во­локна — миофибриллы. В этой жидкости находятся растворимые белки (например, миоглобин), гранулы гликогена, капельки жира, фосфатсодержащие вещества и другие малые молекулы и ионы.

Вторая часть саркоплазмы — саркоплазматический ретикулум. Так обо­значается система сложносвязанных между собой элементов в виде вытянутых мешочковипродоль­ныхтрубочек, расположенных между миофибриллами параллель­но им. Мышечное волокно внутри пересекаютпоперечные Т-трубочки(Т-система). Выстилающие их мембраны по своей структуре сход­ны с сарколеммой. Поперечные трубочки соединяются с поверх­ностной мембраной мышечного волокна, связывая его внутренние части с межклеточным простран­ством. Продольные трубочки при­мыкают к поперечным, образуя в зоне контактов так называемыецистерны.Эти цистерны отделены от поперечных трубочек узкой щелью. На продольном разрезе во­локна видна характерная структу­ра — триада, включающая попе­речную трубочку с прилегающими к ней с двух сторон цистернами. Ретикулярные триады фиксирова­ны так, что их центр находится вблизи границыA‑ иI‑дисков (см. ниже).

Саркоплазматический ретикулум играет важную роль в передаче возбуждения от поверхностной мембраны волокна вглубь к мио­фибриллами в акте сокращения. Через cаркоплазматический ретикулум и поперечные трубочки может также происходить выделение продуктов обмена (в частности, молочной кислоты) из мышечной клетки в межклеточное пространство и далее в кровь.

В мышечном волокне содержится до 1000 и более миофибрилл. Каждая из них имеет диаметр 1—3 мкм.

Миофибрилла— это пучок параллельно лежащих нитей (миофиламентов) двух типов — толстых и тонких. Толстые нити состоят измиозина, а тонкие — изактина. Кроме того, в состав тонких миофиламентов входят еще два белка —тропомиозин и тропонин, играющие регуляторную роль в процессах сокращения и расслабления.

Толстый миофиламентобразован удлиненными глобулярными молекулами миозина, длинные «хвосты» которых состоят излегкого меромиозина(М-миозина) и собраны в пучок (рис. 709261107).

Рис. 709261107. Толстый миофиламент.

Остальные около 1/6 длины молекулы миозина составляет её «головка», образованная тяжелым меромиозином(Т‑миозином). Он обладает ферментативной АТФ-азной активностью, т.е. способностью катализировать гидролиз АТФ с образованием энергии.

Головки миозиновых молекул повернуты в направлении к тонким миофиламентам и называ­ются поперечными мостиками. По обе стороны от середины толстого миофиламента «головки» молекул миозина повернуты в противоположные стороны, так что средняя часть толстых миофиламентов не имеет поперечных мостиков.

Тонкий миофиламентобразован двумя актиновыми нитями, обвитыми одна вокруг другой в виде двойной спирали (рис. 210201735).

Рис. 210201735. Тонкий миофиламент.

На поверхности актиновой спирали лежат молекулы тропомиозина. На концах этих молекул размещаются молекулы тропонина. Тонкие миофиламенты по одну сторону Z-линии ориентированы в одном направлении, по другую сторону — в противоположном.