Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Конечно, АТР является исгочником энергии, а динеин — АТРазой; реснички и жгутики снабжаются АТР в количестве, достаточном, чтобы обеспечить их движение. Согласно одной нз схем, между наружными дуплетами происходит активное скольжение. Это справедливо для ресничек. Пря объяснении синусоидального характера биения жгутиков предполагают, что динеиновые «ручки» могут перемещаться к соседнему дуплету н функционировать подобно миозиновой «гребной ладке». Интересно, что динеин обнаружен в делящихся клетках, у которых микротрубочки входят в структуру аппарата митотичаского веретена. В противоположность мнкротрубочкам митотического веретена тубулы ресничек и жгутиков не разрушаются ни нз холоду, ни под давлением.
Этим замечательным структурам только недавно стали уделять должное внимание; характер их функционирования, несомненно, станет более ясным по мере того, как все компоненты будут идентифицированы и изучена пх взаимосвязь. ЛИТЕРАТУРА Книги АИериии !Е К, еа., Вгорьувсь апа Ркуыо!ояу о1 ЕаспаЫе МегпЬгапеь, Чап Ыо»1- гапИ Ие!пЬо!И Со., Ь1ечч ТогЬ, 1974. Веиг1о!! К 77., Мпь«1еь, Мо!есо1еь апг1 Л!очегпеп1, Не1пешапп Ейосанопа! Воо!гь, Е14., Еопаоп, !969. Сагыои Е В., Вч11ме В.
Я., Мпьс1е РЬуво!ояу, Ргепнсе-Нап, 1пс., Епя!егчооа СИИ», ЛЕ .1., 1974. Сага1оп Е, С1егиеин Г, 77гоемовьа! Яг., А1агагега Л., ег!ь., Са1сшт Тгаоьрог1 !п Соп1гасцоп апг1 Весгепоп, Мог1Ь-Нопапа РоЫ1»111пя Со~арапу, Л!ечг УогЬ, 1973. Со1огиап 17. Р., Ро!1агг! 7. 17., йоьеиеаиги Х. 1., еаь., Сеп Моп1иу Ьоо!га А апа В, Соы Вргтя НагЬог 1.аЬога1огу, Со!4 Врппя НагЬог, Н.
7„1976, Лай! К., еа., Сопггас1пе Рго1е1пь апа Миьс1е, Магсе! РеЫсег, 1пс., Иечч уогь, !971. ТЬе МесЬап1»ш о1 Миьс1е Соп1гасйап. Со!И армия НагЬог Бугор. Яиап1. В!о1., чо1. 37, ! 973. Глава 37 НЕРВНАЯ ТКАНЬ Мозг состоит из клеток лишь нескольких типов, преимущественно из нейронов (число их примерно 10'с) и глиальных клеток; прн этом каждый нейрон может иметь сннаптическне связи с несколькими сотнями, даже тысячами других нейронов. В каждый данный момент нейрон в зависимости от интеграции тормозных и возбуждающих стимулов может либо генерировать сигнал, либо молчать.
Основными вопросами биохимии нервной ткани являются следующие. Какова природа процесса возбуждения? Каков механизм проведения возбуждения по аксону? Каковы молекулярные основы синаптической передачи? Каким образом химический состав и организация нервной ткани обеспечивают все эти явления? Понимание синаптических механизмов дает ключ к раскрытию функций мозга, поскольку именно путем нейрона,чьных взаимодействий мозг обрабатывает получаемую им сложную входную информацию. 37.1. Функции нервной ткани Нервная система представляет собой сеть из живых волокон, взаимосвязанных друг с другом и с клетками других типов, например сенсорными рецепторами, мышечнылш, секреторными клетками и т. д.
Между всеми этими клетками нет непосредственной связи, поскольку они всегда разделены маленькими промежутками, синаптическими щелями, которые выявляются с помощью электронного микроскопа. Клетки сообщаются друг с другом путем «сигнализации», т. е. передачи сигналов от одной клетки к другой, Если данная нервная клетка соединяет две нервные клетки или нервную и, скажем, мышечную клетку, то сигнал должен пройти по всей длине аксона, «соединяющего» клетки.
Эти сигналы регистрируются в виде электрических процессов. Передача сигнала между клетками происходит путем освобождения и перехода через синаптическую щель органического вещества (медиатора), которое вступает в связь с рецептором, находящимся по другую сторону 18 — 1603 гю исидкли спилл опглнмзмл 1Л2б Механизм Леаетви» Вещество Угнетает Хат, К+-АТРазу Связывается с главным участком Ха+-канала аксона Связывается с главным участком Ха+-канала аксона Связывается с регуляторным участком Иа+-канала аксона Блокирует К+-канал с внутренней стороны Блокирует освобождение медиатора из холииергическпх везнкул Имитирует действие ацетнлхолина на «никотиновый» рецептор Конкурирует с ацетилхолнном за связывающий участок Б-субъедннвцы рецептора Связывается с а-субъединицей никотинового холмнорецептора Связывается с холинорецептором двигательной концевой пластзгиюг Имитирует действия ацетплхолнна иа «мускарииовыйв рецептор Связывается с мускарнновым холинорецептором Конкуректао цпгпбпрует ацетнлхолинэстеразу Необратимо пнглбпруст ааеюзлхолинэстеразу (некопкурептно) Тормозит преюзпаптпческую реабсорбппю норадреиалана Тормозят прескиаптическую реабсорбцню норадреналнна Ингпбирует моноампяоксндазу в пресннзптнческих окончапйях адренергических нервов Иныгбпрует фосфодзгэстерззу сАМР в постсинаптической адрепергнческой ткани Связывается с регуляторным участком серотонинового рецептора Блокирует освобожденна ГЛЛ1К Связывается с регуляторным участком глицпнового рецептора Связывается с регуляторным участком глицннового рецептора Связываются с рецепторами эндорфинов Уабзпн Тетродотоксин Сакситоксин Токсин скорпиона Тетраэтнламмоний Токсин ботулизма Никотан Гемихолиний а-Бупгаротокснн б-Тубокурарин ййускарнн Атропвн Проствгмип Дннэопропплфторфосфат Кокаин Алкалонды згаиюоЦза Паргилни Теофиллии лизергиновой Диэтиламад кислоты Пикротоксни Стрихнин Апамин Оппаты тпб цо гт.С Некоторые токсины и лекарственные препараты, которые влияют на активность нервной системы зх неРВнАя ткАнь 1427 синаптнческой щели.
Связывание медиатора обеспечивает восприятие сигнала и инициирует очередной этап возбуждения. Прежде чем произойдет передача в следуюшем синаптическом соединении, сигнал должен пройти весь аксон, иногда длиной до нескольких метров. Ответом нервной клетки на определенное число молекул поступающего к ней возбуждаюшего спнаптпческого медиатора является инициация процесса, посредством которого нервная клетка за счет собственных механизмов «проводит» сигнал к своему противоположному концу, где вновь происходит освобождение медиатора. Для клеток центральной нервной системы характерно наличие синаптвческих контактов с очень большим числом других нервных клеток.
При поступлении от одной пли нескольких клеток возбуждающего сигнала достаточной силы в воспринимаюшей клетке возникает «разряд». Однако другие нейроны, которые образуют синапсы на той же клетке, могут выделять тормозные вегцества, также проходящие через синаптпческую щель. Механизм торможения не вполне ясен, но очевидно, что дилемма о том, возникнет разряд или нет, решаетси в результате интеграции сигналов, Нервная клетка не может генерировать ослабленный сигнал или только часть сигнала. Для данной нервной клетки вечичнна каждого импульса постоянна; при этом пх частота может составлять 500 имп.7с. Такие импульсы могут распространяться по миел~низнрованному нерву со скоростью 100 м/с, что составляет около 'Ь скорости распространения звука в воздухе.
Эти явления, а также их связь со структурой н метаболизмом клетки и рассматриваются в данной главе. Современные сведения о периной системе получены главным образом при изучении взаимодействия различных природных токсинов и синтетических вешеств со специфическими компонентами нервной системы (табл. 37.1). Эта информация приводится здесь не потому, что она представляет самостоятельный интерес для фармакологов, а ввиду ее важности для понимания экспериментальных основ анализа деятельности нервной системы.
37.1.! . Проведение нервного импульса Лксоаы — это цилиндрические волокна, способные при раздражении проводить электрические импульсы по всей своей длине, гго делает возможным быстрое распространение сигналов между отдаленными друг от друга участками. Этот процесс, проведение, связан со структурой пепроводящей плазматической мембраны толшпной порядка б нм. В состояниц покоя по разные стороны мембраны сушествует разность потенциалов Ч" около 75 мВ (отрицательный заряд внутри), Разность потенциалов возникает в основном за счет следующих явлений: ил жидкАя сРедА оргАнизмА 1428 тб Чпзт.г Внутри- н внеклетоииые концентрации ионов, влиигогцнл на мембранный потенциал 12 155 145 4 4 120 27 8 Ма+ К+ у+ С1- нсо„, Л- 8 155 Лрилеаааие.
т+ — другие катионы, главным образом Сага и Мкт+; А--лругкв аииоиы, главиым образом белки и фое- фвт 1. Хотя мембрана достаточно проницаема для ионов К+, концентрация К+ внутри аксона в 20 — 50 раз выше, чем во внешней среде. 2. Главные анутриклеточные анионы, а именно белки и нуклеиновые кислоты не могут выходить наружу, а ионы С! —, которых много во внешней среде, проходят через мембрану очень медленно. 3. Проницаемость для ионов (Ча+ составляет лишь г/нг по сравнению с проницаемостью для К+.
Эти ссютношения показаны в табл. ЗУ.2. При таких условиях трансмембранный злектродвижущий потенциал определяется распределением К+ по уравнению Нер иста: йт (К+1,. (К+1 м Е = р 1п К+1 " — — — 601оЯ,К+ ' мн прн 37'С 1 ам 1 1оы (Индексы означают: (п — внутри, оп1 — снаружи.) Этот потенциал существует благодаря тому, что ионы К+ стремятся покинуть клетку, чтобы уравнять внешнюю и внутреннюю концентрации. Однако при атом в клетке остается избыток аниоиов, что создает отрицательный злектрический заряд, ограничивающий дальнейшее выравнивание концентраций ионов К+.
Ионы С1 ведут себя противоположным образом; онп должны оставаться снаружи, чтобы сбалансировать злектрнческпй заряд плохо проникающего 5(а+, но в это же время стремятся проникнуть в клетку по градиенту концентрации, Рассчитанное значение Е превышает (т. е. является более отрицательным) регистрируемую в опыте величину Ч" благодаря входу в клетку 1(а+ по направлению градиента концентрации (последняя снаружи примерно в 12 раз выше, чем внутри клетки), 14зэ «х нервнля ткАнь Энуп1ри сиарцжи тгис. 37Л.
Распределение ионов около участка мембраны 0,1Х0,1 мкм (глубина 1,0 мкм). Показаны общие количества каяогого из ионов: о — потенциал мембраны соответствует потенциалу покои (мембрана поляризована)„б — момент максимальной амплитуды потенциала действия, когда потенциал мембраны достигает зб мВ («плюса внутри). Показаны также количества ионов, которые фактически определяют величину Чг в обоих состояниях. а также благодаря его притягиванию нзбыточным электрическим зарядом внутри клетки. В нормальных условиях разность Š— Ч' составляет около 10 мВ.
Как показано на рис. 37.1, эти электрические явления происходят в результате перераспределения лишь малой доли общего количества рассматриваемых ионов. 374 Л.1. Натрневый насос Для поддержания разности концентраций ионов Иа+ и К+ и таким образом сохранения мембранного потенциала необходимо, чтобы ионы (на+, которые входят в клетку, выводились бы обратно из нее и обменивались на ионы К+ в результате действия Иа+, К+-АТРазы, находящейся в мембране аксона. Этот фермент находится и во всех других клеточных мембранах (гл.
11); для гидро- лиза АТР необходимо одновременное присутствие ионов Ма+, К+ и Мдз+. Эта АТРаза, чувствительная к алкалоидам дигиталиса, например уабаинр, вызывает векторный обмен ионов через мембрану, причем гидролиз каждой молекулы АТР приводит к обмену трех ионов Ха+, переносимых из клетки во внешнюю среду, на два иона К+, которые перемещаются в противоположном направлении. При инкубацни в среде с Хат, Мпз+ и АТР в отсутствие К+ происходит фосфорилнрование карбоксильной группы остатка ЦА ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА 1АЗО аспарагиновой кислоты большей субъединицы фермента !равд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
