Қоздырғыш клеткалардың биофизикасы

Бірыңгай  салалы етте адреналин де  медиатор ролін  атқаруы мүмкін. Мұндай жағдайда постсинапстық мембрана рецепторы  ад-ренорецептор.

Қозудың ет-жүйкелік синапс арқылы өтуі. Орталык жүйке  жү-йесінен шығып эфференттік  жүйке талшығының ұшына жеткен сер-пініс  пресннапстық мембрапаның N3+, К⁺ иондарына деген өті.мді-лігін өзгертеді. Бұл иондар концентрациялық және электрлік гра-диентіне байланысты мембранадан өте бастайды. N3+ ионына мем-брананың өтімділігі жоғары болғандықтан оның жүйке ішіне карай өтуі персинапстық мембрананы деполяризациялайды. Мүнымен бірге кальций каналдары ашылып айналадағы синапс саңылауы-нан жүйкенің ішіне қарай Са²⁺ катионының өтуі шапшаңдайды. Са²⁺ ионының жүйке ұшына өтуі нәтижесінде іші ацетилхолинге толы везикулалар жылжып пресинапстык, мембранадан синапстық саңылауға өтеді, өтер алдында әдетте везикулалар жарылады да ацетилхолин босап шығады. Ол серпініс санына оның күшіне қа-рай будақ-будақ болып синапстық саңылауға өтеді. Бір жеке сер-піністің әсерінеи миллионга жуық ацетилхолин бөлінеді. Постси-напстық мембранаға жеткендері ондағы холинрецепторлармен оре-кеттесіи, постсинапстық мембрананың N3+ ионына деген өтімділі-гін күшейтіп, мембрананы деполяризациялайды. Постсинапстық мембранада жергілікті ток—постсинапстық қоздыру потециалы. (ПСҚП) пайда болады. ПСҚП мөлшері тікелей медиатор децгейі-не байланысты. ПСҚП өзінің аумалы шегіне жеткен сәтте иондар-дың он зарядтан теріс зарядқа қарай жылжуына байланысты пост-синапстық мембранаға жақын жатқан миоцит мембранасында (бұ-ларда холинрецепторлар жоқ) әрекет потенциалы пайда болады. Бұдан соң деполяризация ет талшығының бойымен және миоцит ішіндегі мембрананың Т өсіндісі аркылы жылжи отырып, миоцит-ті тұтас қамтиды да оны қоздырып жиырылтады. Келесі серпіністің синапс арқылы өту-өтпеуі ацетилхолиннің ыдырауына жәпе онын холинорецептордан босап шығуына байланысты. Ацетилхолинді ыдырататын фермент — холинэстераза, ал адреналин медиаторын ыдырататын фермент— моноаминоксидаза (МАО) және дәртсіз-дейтіц катехол-о-метилтрансфераза (КОМТ). Постсинапстын деполяризациядан кейін болатын реполяризациясы, кезінде мем-бранадан N3+ ионының сыртқа шығуымен бірге оның К+— иопы-на өтімділігі кушейеді. Бұдан соң калий-натрий тартқыіиы МП-ды алғашқы қалпына келтіреді.

Ацетилхолинді ыдырататыІІ холинэстераза аз болса, ол түгел-дей ыдырап үлгірмейді және холинорецепторлардың көбі одан бо-самайды. Келесі қозу синапстағы медиаторды көбейтіп, постсинапс-тық қоздырушы потенциал жинақталады және түрақты болып ка-лады да әрекет потенциалы тумайды, миоцит қозбайды. Өйткені ПСҚП шектен тыс жинақталса, постсинапстық мембрананың қозу қабілеті өте төмендеп кетеді. Тәжірибе жүзінде мүндай жағдай хо-линэстераза әсерін эзеринмен тоқтатса не холинорецепторлар баска химнялық заттармен миорелоксаиттармен (курарье, листенон) орекеттендірілсе ІюстсннаІІстық қоздырушы потенциал тумайды, миоиит қозбанды.

Сонымен қозу синапс арқылы өту үшін пресинапстың мембрана-дан бөлініп шығатын  медиатор мөлшері жеткілікті болуы  қажет және медиатор уақытында ыдырап, одан босауы тиіс. Қозудың ет-жүйкелік сииапста» өту механизмі синапстардын. қай-қайсысында болса да қозудыц  өту механизмінің негізін құрады.

' Синпастардың  түрлері. Орналасуына, яғни қандай  құрылым-дарды ұластыруына карай  ет-жуйкелік және нейронаралық  си-напстар болып екіге бөлінеді. Нейронаралық синапстар екі нейрон  талшықтары арасында не нейрон  денесі мен басқа нейрон талшық-тары  арасында құралады. Екі аксонның  ұласқан жерінде аксо-ак-соіідыіч,, аксон мек дендриттің арасында  орналасқан аксо-дендрит-тік, ал  дендриттер арасындағы синапс  дендро-дендриттік деп ата-лад.ы.  Сондай-ақ аксои мен нейрон  денесіндегі аско-сомалық, ден-дрит  пен нейрон денесіндегі дендро-сомалық,  екі нейрон денелері-нің түйіскен  жерінде сома-сомалық синапастар  да болады.'

Қозу не тежелу процестерінін, пайда болуына.қарай  синапстар коздырушы және тежеуші  синапстар болып бөлінеді. Тежеуші  си-напстарда тежелу медиаторы бөлініп  шығады. Ол көбінесе постси-напстық  мембрананың К⁺ катионына өтімділігін күщейтеді. К+ ка-тконыиың синапс саңылауына шығуына байланысты постсинапстық мембрана гиперполяризацияланады да, постсинапстық тежелу по-тснциалы (ПСТП) пайда болады. Постсинапстық мембранада ги-иерполяризация С1 анионьшын, синапс саңылауына Іпыруынан да пайда болады деген де пікір бар. Гиперполяризация мезгілінде мембрапанын, қозгыштық касиеті төмендейді. Сондықтан постси-иапстық мембрана жай тітіркендіргішке жауап бере алмайды.

Бірыцрай  салалы еттердегі ет-жүйкелік синапстарда  көбінесе адреналин, кейде ацетилхолин  тежеуші медиатор ролін атқарады.

Орталық жүйке  жүйесінде және ет-жүйкелік сиііапстардд қозудыц өтуіне көбінесе ацетилхолин  медиаторы қатысады. Осы кезде  көлтеген медиаторлардың орталық жүйке  жүйесінде қозу және те-жслу процестерініц  түзілуіне қатысатыны анықталды.

Қоздырушы медиаторлар  қатарына ацетилхолин, адреналин, норадреналин АТФ қышқылы, серотонин, ал тежеуші  медиаторлар-га гаммааминмайқышқылы (ГАМҚ), глицин, Р — заты, энкефалин, самотостатин т. т. жатады. Аталған медиаторлардың көбі екі түр-лі әсер етеді. Бір орталықта ол қоздырушы медиатор ролін атқар-са, екішлі орталықта, керісінше тежеуші болуы мүмкін. Өйткені гаммааминмай қышқылы көптеген синапстарда тежеуші медиатор ролін атқарады. Глицин жұлында тежеуші медиатор болып сана-лады. Дейлдің пікірі бойынша, белгілі бір нейронның синапстарын-да медиатордың бір түрі бөлінеді. Постсинапсты мембранада арна-йы медиаторға сезімтал белок молекуласы — рецептор орналасқан, ол әрекеттесетін медиатордың атына сәйкес аталады. Рецепторлар гана емес синапстардың аты да медиатордың атына байланысты аталады: холинергиялық, адренергиялық, серотонинергиялық, пуринергиялық. Нейронның қозу-қозбауы белгілі бір уақыт ішінде белсеидірілген қоздырушы және тежеуші синапстардың саныиа, өз-ара қарым-қатынастарына байланысты. Ненрон бетінде тежеуші синапстар басым болса, сол нейронның қозуы тежеледі, ал белсен-дірілген коздырушы синапстар басымырак және келіп түскен сер-піністер маңыздырақ болса, әрине нейрон қозатын болады және қозу аксонның нейроннан шыққан жерінде пайда болса ондай ней-рон тезірек қозады.

Синапстардың  физиологиялық қасиеттері

1. Қозу синапс  арқылы көбінесе медиатордың  қатысуымеи өтеді.

2. Синапста  қозу бір-ақ бағытта — персинапстық  мембранаға қарай өтеді. Бұл  синапстың құрылысы мен қозу  процесінің өту ме-ханизміне байланысты.

3. Синапс  әрекеті ұзаққа созылмайды, тез  аяқталады. Синапс тез қажиды. Қажу медиатор санының азаюына  байланысты.

4. Қозу синапстан  баяу өтеді, синапста 0,2—0,5 мс-тей  қозу кі-діреді, мұны синапстық  кідіру дейді. Бірыңғай салалы  етте синапс-тық кідіру 5—10 мс. Синапстық  кідіру де қозу процесініц  өту меха-низміне байланысты.

5. Синапстың  козғыштық қасиеті жүйкеге қарағанда  көп тө.мен, лабилдігі төмен  (100—125 гц), рефрактерлік кезеңі ұзақ.

6. Синапста  алғашқы қозу толқыны келесі  қозудың өтуіи же-ңілдетеді —  жол салады, із қалдырады. Синапста  медиатордың кө-беюіне байланысты  козу жинақталады.

7. Синапстардың  қай-қайсысы болса да кейбір  химиялық фар-макологиялық заттарға, мәселен ганглиоблокаторларға сезімтал  келеді. Синапс рецепторларының  фармакологиялық заттарға деген  сезімталдығы, түрлі блокаторлармен  әрекеттесуі бірдей емес. Осы-ган  байланысты рецепторлар бірнеше  түрге бөлінеді. Вегетативтік жүйке  жүйесінде мускарин мен никотин  уларына сезімталдығыиа байланысты  холинрецепторлар М — холинрецептор, Н —холинре-цептор болып екіге бөлінеді. Бұлардың бар-жоқтығы арнайы бло-каторлар арқылы анықталады. М —холинрецептор мускаринге се-зімтал келеді, оның әрекетін атропин тоқтатады, ал Н — холинре-цептор никотинге сезімтал, оның әрекетін гексоний тоқтатады. Сон-дай-ақ адренорецепторлар да а және 8—адренорецептор болып екіге бөлінеді: а — адренорецептор адреналинге сезімтал, мәселен қан тамырларын тарылтады, оның блокаторлары — дофамин, р— адренорецепторлардың норадреналинге деген сезімталдығы өте күшті. Норадреналин р— адренорецепторлармен әрекеттесіп қан та-мырыц кенітеді. Адреналин көбейіп кетсе, р— рецептор онымен де әрекеттесіп, осыған орай қан тамырлары кеңеюі мүмкін. Оның бло-каторлары — изадрин, индепал. Жүректе (3—адренорецепторлар рана бар, бүл рецептор арқылы адреналин де, норадреналин де жү-рек кызметін күшейте алады. Кейде бір тканьде немесе ағзада ад-ренорецепторлардың екі түрі де кездеседі. Ішектің бірыңғай салалы стімде а—жәме р—адренорецепторлар бар. бірак скеуі аркы-лы норадреналин де, адрсналин де етке бірдей әсер етеді, онын. жны-рылуын токтатады.

Эфапс синапсы (грск. ерһарйія — түйісу). Орталык  жүйке жү-йесінде қозуды көбіне химиялық өткізгіштер арқылы өткізетін си-напстармен қатар тек физикалық жолмен өткізетін  бірен-саран синапстар — эфапстар бар. Сондай-ақ онда аралас жолды синапс-тар  да кездеседі. Эфапста әрекет потеициалы синапстық саңылау-дан тез өтеді. Саңылаудың диаметрі өте тар (2—4нм). ӘП белок-тан тұратын көпірше  арқылы жылжып пресинапстық мембранадан  постсинапстық мембранаға өтеді. Өтетін тоқтың (ӘП) күші төмен-дейді. Синапстық  саңылаудың электр тогына кедергісі  өте төмен. Электр тогы қозған жерден қозбаған жерге қарай кедергісіз өте бе-реді. Сонымен постсинапстық  мембрананы қоздыратын потен-циал —  жүйке талшығы ұшына дейін  пресинапстық мембранаға жеткен әрекет потенциалы. Синапстық саңылаудан өтуі постсинапс-тық мембранада постсинапстық  қоздырушы потенциалды (ПСКП) ырықсыз  тудырады. Қозудың осылайша өту механизмін электро-тониялык, деп, ал синапстың өзін электрлік деп атайдц. Электрлік синапстар сондай-ақ жүрек етінде, салалы етте, бауырда да кезде-седі. Электрлік синапстардың химиялық синапстардан айырмашы-лығы — қозуды сииапс аркылы өткізу механизмі және олардың физиологиялық қасиеттері әртүрлі.*Эфапстың физиологиялық к,а-сиеттерінің ерекшеліктері серпіністер электрлік синапста кідірмей-ді, екі жақты өтеді (ортодромды, антидромды). Эфапста серпініс-тер із қалдырмайды, жинақталмайды. Бұл синапстаи тек қозу ғана етеді және оның өтуіне температура әсер етпейді

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эксперименттік бөлім

 Мембраналардың электрохимиялық потенциалдарының молекулярлық тетіктерін зерттеу әдістері.

1. Потенциалдарды бекіту әдісі.

Потенциалды бекіту әдісінде құрамына кері байланыс кіретін электронды басқару схеманы  қолданады, ол мембраналық потенциалды  берілген деңгейде ұстап тұрады (5 сурет).

 

6 сурет. Потенциалды бекіту

Тіркелетін  потенциал басқару потенциалымен  салыстырылады ал олардың арасындағы айырмашылықтар компенсаторлық ток көмегімен жойылады.

 

Тұрақты кернеуді ұстап тұру арқылы сыйымдылық токтарынан айырылуға мүмкіндігін берді:

Мембрананың сыртқы мен ішкі үстіліктерінің арасындағы тұрақты потенциалдардың айырмасын  арнайы электронды схема бір қалыпта  ұстап тұрады (сурет 5). Мембрана арқылы ағатын тоқ тіркеледі.

Бұл жүйеде иондық токтарды тіркеу үшін екі микроэлектрод  қолданылады. Біреуі мембраналық потенциалды  өлшейді, екінші электрод арқылы жасушаға  ток жіберіледі.

Бекіту тоғы потенциалдың берілген деңгейіндегі мембрана арқылы жүретін  токтардың айнадан  шағылуы болып табылады.

 

2. Кернеуді локалды (жергілікті) тіркеу әдісі (пэтч-кламп).

Бұл әдіс арқылы биологиялық мембраналардың иондық каналдарын зерттейді. Кернеуді клеткалық  устілігінің микробөлігінде бекітеді және жеке иондық каналдардың токтарын

 

тіркейді. Алғаш  рет мұндай өлшеулерді Э. Неер  мен  Б. Сакман 1976 жылы өткізген (сурет 7). Шыныдан  жасалған микропипетка (диаметрі 1 мкм) жасушаға келтіріледі. Жасушаға теріс  қысым берілгенде пипетка мембрана бөлігімен  жабылады да пипетка мен  жасуша сыртындағы ерітіндінің арасындағы электр кедергісі 5 Гом-ға дейін күрт өседі.

 

 

 

7 сурет . Мембрананың потенциалын локалды тіркеу әдісі. МЭ - микроэлектрод, ИК - иондық канал, М - жасуша мембранасы, СФП - потенциалды бекіту схемасы, I - жеке канал тогы

 

Кернеу және қоршаған ерітінділердің иондық құрамы түрлі болған кездердегі тоқтардың өзгерістері каналдардың өткізгіштіктері, жабық және ашық қалыптарының уақыты және каналдардың селективтігі туралы мәліметтер береді және иондық каналдардың қызмет атқаруының кинетикалық үлгілерді құруға көмек көрсетеді. Бұл әдіс түрлі фармациялық препараттар өз әсерін тигізген кездегі каналдардың құрылымдық-функционалдық модификацияларын зерттеуге мүмкіншілік береді.

 

 

 

2. Қозу кезіндегі ионды токтар. Na⁺ және К⁺ калий токтарының уақыттағы таралуы.

 

Қозу кездегі пайда болатын  деполяризация әр түрлі иондар үшін мембрананың өткізгіштігін өзгертеді, ал өткізгіштің ығысуы потенциалдың өзгеруіне алып келеді. 

Кальмардың  аксоны сатылы түрде тыныштық потенциалын 0 мВ дейін деполяризациялайды. Бұған жауап түрде пайда болатын ток 4 компоненттен тұрады. Сыйымдылық тогы J_с - қысқа уақыт өмір сүретін импульс, ол кернеудің платоға шығуымен аяқталады. Иондық токтың құрамына екі негізгі компонент (натрийлік және калийлік токтар) және  жоғалатын J_e тогы кіреді. 

Натрийлік ток көбінесе натрийдің қысқа уақытша ағынмен анықталады. Бұл ток жылдам сөнеді де 1 мс. Ішінде калийлік токқа ауысады.

Потенциалды бекіту тәжірибесі арқылы алынған эквивалентті схема бойынша  натрийлік  және  калийлік каналдар бойынша ағатын тоқтар келесі тепе-теңдіктерге  бағынады.

,                 ,                      (1).

Егер де иондық токтың өсуі кезінде  мембраналық потенциалды секірмелі  түрде жаңа деңгейге өзгертсек, онда ток та секірмелі  өзгереді.

Сатылы деполяризация кезінде  натрий үшін өткізгіштік өте төмен  шамадан бастап жылдам 25 мОм/см² дейін өседі, содан кейін экспоненциалды түрде төмендейді.

Калий  үшін өткізгіштік S-түрлі қисық сызық сияқты өзгереді де тұрақты деңгейге 5-6 минуттың ішінде шығады. Na⁺ және К⁺ үшін өтімділіктерінің өзгеруі градуалды және қайтымды. Натрийлік өткізгіштік калийлік өткізгіштікке қарағанда 10 есе рет жылдам қалпына келеді.

 

 

Ұлпалар мен жасушалардың электр өткізгіштігі.Медицинада қолданылуы. Импеденс.

Электрлік қасиеті жағынан адам ағзасы бір мезгілде өткізгіштікте, диэлектриктік те қасиеті бар  күрделі жүйе болып табылады. Осының әсерінен ағзада таралатын ток негізінен  активті (Омдық) кедергісі аз жасуша аралық кеңестікпен, қан және лимфа  тамырлары, нерв талшықтары мен бұлшық еттер арқылы таралады(АИ.Орлов,1977). Сондықтан ток электродтар орналасқан аймақтан басқа жерлерге де әсер етеді. Тұрақты токқа адам терісі үлкен  кедергі   жасайды,   сондықтан ол   негізінен тер шығару(пот) каналдары мен май бездері арқылы тарайды(И Г Гурин, 1963). Ішкі мүшелер мен ұлпапардың электрлік кедергілері негізінен 1000 Ом айналысында болатындығын 1977 жылы АРЛивенсон анықтады.

Электр өткiзгiштiк - заттардың қабiлеттiлiгi электр тогi

•          Электр өткiзгiштiк - заттардың қабiлеттiлiгi электр тогi, (электрондар, иондар тағы басқалар) жылжымалы оқтаулы бөлшектердiң оларында мерзiмдi бар болуымен өткiзу. (L ) электр өткiзгiштiк шамамен, (R ) керi электр кедергiсiне болып табылады.