Первое правило Гальвани

      В  нейрофизиологии  долгое  время  стоял  вопрос  о  природе  нервного
импульса и его распространении.
       Гальвани,  изучая  грозовые  разряды,   использовал   нервно-мышечный
препарат лягушки. Подвесив его  на  медном  крючке  на  ограждении  балкона,
Гальвани заметил, что когда лапки  лягушки  касались  железного  ограждения,
происходило мышечное сокращение. На основании этого Гальвани  делает  вывод,
который  заключается  в  том,  что  в   биологическом   объекте   существует
электрический сигнал. Но Вольте опроверг  это,  доказав,  что  электрический
сигнал в результате взаимодействия разноимённых металлов (меди и  железа)  и
электрический сигнал вызывает сокращение нервно-мышечного препарата.  Это  и
есть первое правило, которое доказывает,  что  при  действии  электрического
сигнала  или  стимула  происходит  возбуждение  биологического   объекта   и
сокращение мышц.

                           Второе правило Гальвани

      Пытаясь доказать возможность возникновения электрического  импульса  в
биологическом  объекте,  Гальвани  проделал  2-й  опыт.  Он  брал   мышечный
препарат, повреждал мышцу и набрасывал нерв  на  поврежденный  участок.  При
этом мышца сокращалась. Таким образом, Гальвани доказал,  что  электрический
импульс может возникать в биологическом объекте.

                              Правило Матиуччи

      Матиуччи доказал, что импульс может переходить  с  одного  объекта  на
другой. Он взял два мышечных препарата и набросил нерв одного  препарата  на
мышцу  другого.  Раздражая  свободный  нерв,  он  заметил,  что   при   этом
сокращалась мышца и первого, и второго препарата. На  основании  этого  было
приведено доказательство.

                   Мембранный потенциал (потенциал покоя)
      С  помощью  электрофизиологических  исследований  было  доказано,  что
внутри и снаружи клеточная мембрана заряжена разноимённо. Так,  установлено,
что в состоянии физиологического покоя,  на  наружной  поверхности  мембраны
имеется положительный заряд, а на внутренней  поверхности  –  отрицательный.
Природу этого явления объяснили  Бернштейн  и  Чаговец.  Они  доказали,  что
разноимённость зарядов определяется различной  концентрацией  ионов  натрия,
калия, хлора внутри и за пределами клетки. Внутри клетки в  30-50  раз  выше
концентрация ионов калия, в 8-10 раз ниже концентрация ионов натрия и  в  50
раз меньше ионов хлора. Согласно законам физики, если бы  живая  система  не
регулировалась, то концентрация этих ионов  сравнялась  бы  с  обеих  сторон
мембраны и мембранный потенциал бы исчезал. Но  этого  не  происходит,  т.к.
мембрана клетки – это активная  транспортная  система.  В  мембране  имеются
специальные каналы для того  или  иного  иона,  каждый  канал  специфичен  и
транспорт ионов внутри и за пределы  клетки  является  в  значительной  мере
активным.  В  состоянии  относительного  физиологического  покоя   натриевые
каналы закрыты, а калиевые и хлорные – открыты. Это  приводит  к  тому,  что
калий выходит из клетки,  а  хлор  заходит  в  клетку,  в  результате  этого
увеличивается количество  положительных  зарядов  на  поверхности  клетки  и
уменьшается количество зарядов внутри клетки. Таким образом, на  поверхности
клетки сохраняется положительный заряд,  а  внутри  –  отрицательный.  Такое
распределение  электронных  зарядов  обеспечивает   сохранение   мембранного
потенциала.
                             Потенциал действия
      При  нанесении раздражения  происходит  деполяризация  мембраны,  т.е.
наружная  сторона   мембраны   заряжена   положительно,   а   внутренняя   –
отрицательно.  Такое  распределение  зарядов,  по  сравнению  с  потенциалом
покоя,  обусловлено  перераспределением  ионов  натрия,  калия,  хлора.  При
деполяризации  натриевые  и  калиевые  каналы   открыты,   и   эти   катионы
устремляются по градиенту  концентрации,  т.е.  натрий  перемещается  внутрь
клетки, а калий – наружу, однако вход катионов натрия в клетку во много  раз
превышает выход катионов натрия из клетки.  Это  приводит  к  тому,  что  на
внутренней поверхности мембраны накапливаются  положительные  заряды,  а  на
наружной – отрицательные заряды. Такое перераспределение зарядов  называется
деполяризацией.
      В этом состоянии клеточная мембрана существует недолго  (0,1-5  м.с.).
Для того, чтобы клетка опять стала  способной  к  возбуждению,  её  мембрана
должна реполяризироваться, т.е. вернуться в состояние потенциала покоя.  Для
возвращения клетки к мембранному потенциалу, необходимо  «откачать»  катионы
натрия и калия  против градиента концентрации. Для выполнения  такой  работы
необходима энергия, которая концентрируется в АТФ.  Такую  работу  выполняет
натриево-каливый насос. Перемещение  ионов  натрия  и  калия  обеспечивается
специальными ферментами, которые активируются с помощью энергии АТФ  (рис.).
Фермент х способен к катионом калия, калия при этом  образует  комплекс  Kx,
который распадается и «продвигает» катионы калия внутрь  клетки.  Фермент  x
снова активируется, при этом  меняется  его  конформация  (структура)  и  он
приобретает сродство с ионом  натрия.  Связанный  с  ионом  натрия,  фермент
«выталкивается» за пределы клетки,  таким  образом,  натриево-каливый  насос
восстанавливает исходное состояние концентрации  катионов  натрия  и  калия,
т.е. восстанавливается мембранный потенциал.

                         Строение клеточной мембраны
      Клеточная мембрана – сложная функциональная система. Она  обеспечивает
связь клетки с внеклеточным пространством. Через  мембрану  клетка  получает
координированные  сигналы,  что  приводит  к  перестройке   внутриклеточного
метаболизма, соответственно пришедшему сигналу. В настоящее время  думают  о
жидкостно-мозолистом строении мембраны клетки, согласно этой  мысли,  клетка
состоит  из  2-х   слоев   липидных   молекул,   которые   ориентированы   в
пространстве;  у гидрофильных структур молекулы направлены внутрь  клетки  и
наружу,  т.е.  там,  где  есть  вода;  в  гидрофобных  структурах,  молекулы
расположены внутри клеточной мембраны. Кроме того, в  толще  липидного  слоя
имеются белковые молекулы, которые словно айсберги плавают в липидном  слое.
Белковые молекулы образуют воротную  систему  каналов,  позволяющих  активно
регулировать поступление в клетку и из клетки ионов и органических  веществ;
кроме  того,  сложные  белки  –   гликопротеины,   формирующие   рецепторные
структуры  на  поверхности  мембраны.  Рецепторы   улавливают   биологически
активные вещества, кодируют информацию и передают сигнал внутрь клетки.

Разместил: Гость Прочитано: 5532