Билет 4. Основные способы межклеточной коммуникации, их характеристика. Основные виды химических сигнальных молекул. Межклеточная сигнализация. 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 эндокринные 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, в радиусе около миллиметра, в т. ч. аутокриния, т. е. действие своей сигнальной молекулы на саму клетку через внешний рецептор ее мембраны; в) при синаптической передаче (используется только в нервной системе) клетки секретируют нейромедиаторы в специализированных межклеточных контактах, называемых синапсами. Молекулы, выполняющие сигнальные функции, способные активировать специфические рецепторы, называются лигандами.

Билет 7. Понятие о раздражимости и возбудимости. Возбудимые ткани. Виды электрических сигналов в организме. Раздражимость — способность клеток и живых организмов реагировать на изменение факторов внешней среды: температуру, свет, влажность, химическ вещ-ва, рН, осмотическое давление, рентгеновское излучение и пр. Возбудимость — это способность живой ткани отвечать на раздражение активной специфической реакцией — возбуждением, т.е. генерацией нервного импульса, сокращением, секрецией. Возбудимые ткани – нервная, мышечная, секреторная обладают отличительным свойством – быстро менять величину мембранного потенциала при действии раздражителей. В возбудимых тканях при пороговой (и надпороговой) силе раздражителя ионные токи (очень часто это токи ионов натрия) через соответствующий ионный канал внутрь клетки приводят к деполяризации мембраны (т. е. уменьшению отрицательности внутренней поверхности клеточной мембраны вплоть до "реверсии" знака, когда заряд внутренней поверхности мембраны становится положительным). Деполяризация – это первая фаза потенциала действия (ПД). В нервной клетке ПД - также "нервный импульс". После закрытия ионных каналов для натрия, по калиевым каналам из клетки выходит часть ионов калия и "отрицательность" внутренней поверхности мембраны восстанавливается. Это вторая основная фаза потенциала действия – фаза реполяризации. После прохождения ПД ионные насосы восстанавливают исходную концентрацию ионов (Nа+ и К+ прежде всего) по обе стороны клеточной мембраны, создавая т. о. условия для прохождения нового ПД. Если при действии раздражителя деполяризация мембраны не достигает критического уровня, т. е. мала, говорят о локальном ответе (ЛО). ЛО не распространяется по мембране и не передает информацию, быстро затухая.

Билет 8. Потенциал покоя как основа для возникновения электрических сигналов. У живых клеток в состоянии покоя между внутренним содержимым клетки и наружным раствором существует разность потенциалов, которая локализована на поверхностной мембране. Внутриклеточн среда заряжена отрицательно по отношению к внеклеточн. ПП обусловлен избирательн проницаемостью покоящейся мембраны для ионов калия. Концентрация калия в протоплазме примерно в 50 раз выше, чем во внеклеточной жидкости. Неравенство концентраций ионов калия и натрия внутри и снаружи кл. поддерживается специальным механизмом, т. н. натриевым насосом, выталкивающим ионы натрия и нагнетающим ионы калия в протоплазму, требующим затраты энергии. Поскольку внутри клетки больше ионов калия и меньше ионов натрия и хлора, чем снаружи, то каждый из этих ионов стремится проникнуть сквозь мембрану в направлении своего электрохимического градиента, то есть ионы калия стремятся наружу, а ионы натрия и хлора - внутрь клетки. Этому перемещению препятствует мембранный потенциал. Возникновение электрических сигналов в нервн клетке происходит в основн за счет изменения проницаемости мембраны для таких ионов, как натрий и калий за счет изменения мембранного потенциала. Изменения проницаемости зависят от активации ионных каналов. Перемещение ионов через каналы в мембране приводит к изменению заряда на ней и, следовательно, мембранного потенциала.

Билет 11. Изменение возбудимости в процессе возбуждения. Рефрактерность. Лабильность.

Все раздражители, действующие на клетку, вызывают в первую очередь снижение потенциала покоя. Когда оно достигает критического значения (порога), возникает активный распространяющийся ответ – потенциал действия. Во время восходящей фазы ПД кратковременно извращается потенциал на мембране: ее внутренняя сторона, заряженная в покое отрицательно, приобретает в это время положительный потенциал. Достигнув вершины ПД начинает падать (нисходящая фаза ПД) и потенциал на мембране возвращается к уровню, близкому к исходному - ПП. Полное восстановление ПП происходит только после окончания следовых колебаний потенциала – следовой поляризации или гиперполяризации потенциала, длительность которых обычно значительно превосходит продолжительность пика ПД. Согласно мембранной теории, деполяризация мембраны, вызванная действием раздражителя, приводит к усилению потока натрия внутрь клетки, что уменьшает отрицательный потенциал внутренней стороны мембраны – усиливает ее деполяризацию. Это, в свою очередь, вызывает дальнейшее повышение проницаемости для натрия и новое усиление деполяризации и т. д. В результате такого взрывного кругового процесса, т. н. регенеративной деполяризации, происходит извращение мембранного потенциала, характерное для ПД. Повышение проницаемости для натрия оч кратковременно и сменяется ее падением, следовательно, уменьш. потока натрия внутрь клетки. Рефрактерность - кратковременное снижение возбудимости нервной и мышечной тканей непосредственно вслед за потенциалом действия. Рефрактерность — один из факторов, ограничивающих частоту воспроизведения биологических сигналов, их суммацию и скорость проведения. Рефрактерность обнаруживается при стимуляции нервов и мышц парными электрическими импульсами. Если сила 1-го импульса достаточна для возникновения потенциала действия, ответ на 2-й будет зависеть от длительности паузы между импульсами. При очень коротком интервале ответ на 2-й импульс отсутствует, как бы ни увеличивалась интенсивность стимуляции (абсолютный рефрактерный период). Удлинение интервала приводит к тому, что 2-й импульс начинает вызывать ответ, но меньший по амплитуде, чем 1-й импульс, либо для возникновения ответа на 2-й импульс необходимо увеличить силу раздражающего тока. Период сниженной возбудимости нервной или мышечной клетки называется относительным рефракторным периодом. За ним следует супернормальный период, или фаза экзальтации, т. е. фаза повышенной возбудимости, сменяющаяся периодом несколько сниженной возбудимости — субнормальным периодом. Лабильность (функциональная подвижность)- способность ткани воспроизводить определенное число волн возбуждения в единицу времени в точном соответствии с ритмом наносимых раздражений. Это свойство характеризует скорость возникновения возбуждения. Она зависит от уровня обменных процессов в ткани, возбудимости, рефрактерности.

Билет 14. Роль нервной системы для жизнедеятельности организма. Координационная, интегративная и др. функции НС. Нервная система – это комплекс структур, объединенных происхождением и выполнением функций регуляции и координации деятельности организма, интеграции внешнего воздействия с соответствующей приспособительной реакцией организма. Проникающие во все внутренние органы нервы вместе с центральными отделами обеспечивают согласованную и объединенную работу всех частей организма. Таким образом, нервная система выполняет интегративно-координационную функцию. В головном и спинном мозге располагаются центры соматических и вегетативных реакций и высшей психической деятельности. В связи с этим нервная система регулирует двигательные функции (посредством симпатической части) и работу внутренних органов, включая защитные и метаболические процессы (вегетативная нервная система), выполняя функцию сохранения гомеостаза. Важными особенностями функций нервной системы являются способность воспринимать слабые раздражители в связи с низким порогом раздражения нервной ткани, высокая скорость и точность проведения возбуждения. Кроме того, по сравнению с гуморальным способом регуляции нервный требует меньших затрат энергии. Рефлекторный характер нервной деятельности обуславливает взаимодействие организма с внешней средой и приспособление к ее условиям. Нервная система выполняет также трофическую функцию, регулируя рост, развитие, дифференцировку клеток, тканей и органов. Нейроны коры осуществляют высший синтез и анализ информации, на основе которых возникают процессы сознания и мышления.