Как клетки общаются между собой

После этих работ был выяснен механизм действия некоторых ядов. Например, из яда паука каракурта был выделен белок – латротоксин, который по существу представляет собой незакрывающиеся кальциевые каналы. Он встраивается в пресинаптическую мембрану и начинает пропускать в терминаль кальций. В результате запасы ацетилхолина в терминали полностью истощаются и нервная система не может вызвать сокращ

ения мышц.

Но что же делает кальций, попав внутрь терминали? На этот вопрос пока нет однозначного ответа. Возможно, кальций просто экранирует отрицательные заряды мембраны везикул и мембраны терминали, что позволяет им слиться; возможно, кальций вызывает сокращение «внутриклеточных мышц», которые подтягивают пузырек к мембране; а может быть, механизм действия кальция окажется совсем иным и неожиданным.

Работа постсинаптической мембраны

Что же делает ацетилхолин с постсинаптической мембраной, к которой он диффундирует? В покое удельное сопротивление постсинаптической мембраны равно примерно 3 ООО Ом-см2, но при действии ацетилхолина оно снижается до 1 Ом-см2. Это сразу наводит на мысль, что ацетилхолин открывает какие-то каналы в постсинаптической мембране. И это предположение верно.

В постсинаптической мембране находятся каналы, «ворота» которых управляются не МП, а ацетилхолином, И канал, и ворота являются частями особой сложно устроенной белковой молекулы. Конец такой молекулы, торчащий из мембраны наружу, «узнает» молекулы ацетилхолина. Если с ним связываются две молекулы – ацетилхолина, то открывается канал, через который могут проходить ионы К+ и Ка+. Иными словами, в мембране открывается «электрическая дырка» со всеми вытекающими последствиями, а именно деполяризацией мембраны. Таким образом, постсинаптическая мембрана преобразует химический сигнал вновь в электрический сигнал – деполяризацию мембраны.

Возникает естественный вопрос: почему эта деполяризация исчезает? Ведь действие химического синапса обычно кратковременно. Значит, ацетилхолин, открывающий каналы в постсинаптической мембране, куда-то девается. Оказывается, медиатор связывается с холинорецептором очень непрочно: открыв ворота канала, он отрывается и вновь уходит в синаптическую щель. А в щели имеется особый фермент, который его разрушает. Так что медиатор – вещество очень «скромное»: сделав свое дело, он тут же уходит. Именно это его свойство обеспечивает кратковременность действия химического синапса.

Есть и другие вещества, которые тоже могут связываться с холинорецептором, но делают это лучше, чем ацетилхолин. Например, растительный яд кураре, которым индейцы смазывали свои стрелы, попав в организм, прочно связывается с холинорецепторами мышцы и занимает «посадочные площадки», предназначенные для ацетилхолина. В результате ацетилхолин не может открыть ворота каналов и любые движения становятся невозможными. На этом же основано и действие некоторых змеиных ядов; так, в частности, действуют яды змей семейства аспидовых. Интересно, что и у растений, и у змей в ходе эволюции вырабатывались яды со сходным механизмом действия. Вещества, сходные с кураре, релаксанты, сейчас используются в медицине во время операций: они расслабляют мышцы.

Сейчас известно довольно много деталей об устройстве и работе «молекулярной машины» – холинорецептора. Холинорецептор состоит из пяти субъединиц – участков. Изучение аминокислотных последовательностей этих единиц показало, что все они произошли в результате модификации одного и того же гена. Соединяясь между собой, эти субъединицы образуют в центре канал. Этот канал имеет примерно квадратное сечение со стороной квадрата 0,65 нм. Он не различает ионов К+ и Ка+, но не пропускает анионы. Ворота канала открываются на случайные промежутки времени. Проводимость такого канала равна примерно 3-Ю»11 С. Длина холинорецептора в 5–6 раз превышает толщину мембраны, так что белок сильно торчит из нее наружу и внутрь клетки. Ацетилхолин, выброшенный одним пузырьком, открывает около 2 ООО каналов,

Какие синапсы лучше – электрические или химические?

Из нашего рассказа вы поняли, что электрические синапсы устроены просто, химические – несложней, тем более, что мы до сих пор разобрали только один из многих видов ХС – нервно-мышечный. Как же осуществляется разделение труда между этими двумя видами синапсов? Обычно в организме они используются в таких нервных цепях, где их свойства оказываются наиболее полезными.

Например, отличительной особенностью ЭС является быстродействие. Естественно, что ЭС находятся в тех цепях, которые обслуживают срочные реакции организма: отдергивание тела, отпрыгивание, убегание.

Например, у дождевых червей вдоль всего тела проходят гигантские «аксоны». Как видите, они не такие гигантские, как у кальмара, да и устроены они иначе. На самом деле это не аксон, т.е. не отросток одной клетки. Этот «аксон» состоит из множества цилиндрических кусочков. В каждом сегменте тела есть нервная клетка, которая отращивает такой кусочек; затем торцевые мембраны этих цилиндров соединяются коннексонами, так что получается кабель с перегородками, пронизанными каналами коннексонов. В результате импульс бежит по этому составному аксону как по обычному толстому нервному волокну. Эти волокна вызывают быстрое сокращение тела червя, обеспечивая реакции отдергивания от раздражителя или быстрого втягивания в норку. При химических синапсах эта реакция занимала бы несколько десятых долей секунды: ведь задержка между сегментами в ХС холоднокровного составляет несколько миллисекунд, а сегментов может быть несколько десятков и даже сотня; задержка на Э что отбрасывает рака назад, подальше от опасности. ЭС имеются в системах спасения бегством у некоторых медуз, моллюсков, рыб и других животных.

Вторая характерная особенность ЭС состоит в том, что они пропускают сигнал в обе стороны – они симметричны). Это может способствовать синхронизации, т.е., одновременности возбуждения нейронов* связанных ЭС. Такие синхронизирующие системы довольно распространены в живой природе. В простейшем случае они состоят всего из двух клеток; связь этих клеток через ЭС приводит к тому, что при возбуждении одного из нейронов практически одновременно возникает импульс и во втором. Например, у электрического сома такая система из двух нейронов обеспечивает одновременность разряда электрических органов обоих сторон тела. У другой рыбы, которая умеет, сокращая плавательный пузырь, издавать звуки, напоминающие кваканье все клетки, управляющие мышцами плавательного пузыря, связаны ЭС, что позволяет возбуждаться практически одновременно.

Электрические синапсы довольно «модны» у беспозвоночных и низших позвоночных. У высших позвоночных большинство синапсов – химические. Использование в организмах ХС связано с их характерной особенностью – преобразованием электрического сигнала в химический и обратно. В них одинаковые электрические импульсы могут вызывать выделение самых разных веществ-медиаторов; например, у кольчатых червей в нервно-мышечных синапсах используется тот же ацетилхолин, что и у позвоночных, а у членистоногих, которые произошли в ходе эволюции от кольчатых червей* используется в таких синапсах совсем другой медиатор – глутамат. С другой стороны, в ХС один и тот же медиатор, действуя на разные клетки-мишени, может открывать совершенно разные каналы. Например, ацетилхолин в одних случаях открывает чисто калиевые или чисто натриевые каналы в других – каналы, пропускающие и калий, и натрий, в третьих – каналы, пропускающие только хлор, и т.д. Поэтому ХС может выполнять более сложные функции, чем ЭС. Так, одно из самых важных явлений в нейрофизиологии – явление торможения – практически всегда осуществляется ХС),.

 Скачать реферат