Меню

Физиология синапсов и мышц видео

Лекция №6 Физиология синапсов

Понятие синапса. История развития представлений о синаптической передаче.

Современные представления о структуре химического синапса и механизмы передачи сигналов в нем.

Понятия о веществах синаптического действия.

Структура и свойства электрических синапсов.

Понятие синапса. История развития представлений о синаптической передаче.

Синапсом называют образование, обеспечивающее передачу возбуждения от одной структуры к другой. Термин синапс (synapsis- греч. соединение, связь, застежка) ввел известный английский нейрофизиолог Чарльз Шерингтон (1897) для обозначения гипотетического образования или области, специализирую-щегося на обмене сигналами между клетками.

Следует отметить, что в это время господствовала гипотеза о передачи информации с помощью биоэлектрических импульсов. Поэтому понятие, введеное Шерингтоном, обозначало место контакта между клетками, обеспечивающего передачу электрического импульса.

Истоки представлений о возможной химической передаче возбуждения с нерва на мышцу уходят корнями к исследованиям великого французского физиолога К.Бернара (1850,1856).

Исследуя механизм действия стрельного яда индейцев (кураре), К.Бернар обнаружил, что у животного, парализованного этим ядом, уменьшается как возбудимость мышц, так и проводимость иннервируемых эти мышцы нервов.

На основании этих данных К.Бернар предположил, что кураре действует на нервные окончания, находящиеся в толще мышцы. Однако, исследования К.Бернара в то время не привели к формулировке представлений о химической природе передачи возбуждения в нервно-мышечном соединении. Впервые такую мысль сформулировал английский физиолог Т.Р.Элиот (1904). Эта гипотеза базировалась на сходстве действия адреналина на изолированное сердце и раздражение симпатических нервов. Однако, тем не менее не была воспринята его современниками.

Прямое доказательство тому, что при раздражении блуждающих нервов выделяется химическое соединение, оказывающее аналогичное действие на изолированное сердце, было получено в работах австрийского фармаколога О.Леви (1921-1926).

Исследуя температурную зависимость процесса перехода возбуждения с нерва на мышцу, Самойлов нашел, что она имеет высокий температурный коэффициент, что в большей степени подчеркивает химическую, а не физическую природу процесса распространения возбуждения.

А.В.Кибяков (1933) предположил, что передача возбуждения с помощью химических веществ осуществляется не только в нервно-мышечных соединениях, но и в соединениях между нервными клетками. Разработав методику перфузии шейных ганглиев кошки, он показал, что если раздражать нервные волокна, подходящие к верхнему шейному ганглию, в последнем образуются химические вещества, способные вызвать возбуждения других ганглиев.

Работами Гинецинского (1935) показано, что химические вещества в нервно-мышечных синапсах, взаимодействуя с эффекторными клетками, вызывают на небольшом участке мембран изменение мембранного потенциала, получившего название потенциала концевой пластинки.

Наконец, решающую победу в химической природе передачи информации в синапсах принесли исследования английского физиолога Г.Дейла, который показал, что АХ не только имитирует активность парасимпатических отделов вегетативно-нервной системы, но и выделяется в нервных окончаниях нервно-мышечных синапсов.

За серию работ в этой области в 1936 О.Леви и английскому физиологу Г.Дейлу была присуждена Нобелевская премия.

Наконец, в связи с развитием электронной микроскопии в конце 50-х годов 20 столетия были открыты электрические синапсы, что подтвердило отчасти правоту Ч.Шерингтона.

По поводу становления теории химической передачи информации в синапсе можно говорить очень много, однако, учитывая ограниченность отпущенного нам времени, перейдем к рассмотрению состояния вопроса на сегодняшний день.

По характеру расположения синапсы делят на центральные (в ЦНС) и периферические (в периферической нервной системе, синапсы на эффекторных органах).

К центральным синапсам в зависимости от контактирующих возбуждающих структур относят:

Источник

9.4. Физиология мышц и синапсов

У человека различают три вида мышц:

1. поперечно-полосатые скелетные мышцы;

2. поперечно-паласатая сердечная мышца;

3. гладкие мышцы внутренних органов, кожи, сосудов.

Мышцы обладают физическими и физиологическими свойствами. Рассмотрим те свойства, которые характерны для скелетных мышц.

Физические свойства скелетных мышц.

1. Растяжимость – способность мышцы изменять свою длину под действием растягивающей её силы.

2. Эластичность – способность мышцы принимать свою первоначальную длину после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы. Живая мышца обладает малой, но совершенной эластичностью: уже небольшая сила способна вызвать относительно большое удлинение мышцы, а возвращение её к первоначальным размерам является полным. Эти свойства очень важны для осуществления нормальных функций скелетных мышц.

Читайте также:  Как сделать свои мышцы сильными и выносливыми

3. Сила мышцы. Она определяется максимальным грузом, который мышца в состоянии поднять. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу – максимальный груз, который мышца в состоянии поднять, делят на число квадратных сантиметров её физиологического поперечного сечения.

4. Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением величины поднятого груза на высоту подъёма. Работа мышцы постепенно увеличивается с увеличением груза, но до определённого предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, т.к. снижается высота подъёма груза. Следовательно, максимальная работа мышцей производится при средних величинах нагрузок (закон средних нагрузок).

Физиологические свойства мышц.

1. возбудимость – способность приходить в состояние возбуждения при действии раздражителей.

2. проводимость – способность проводить возбуждение.

3. сократимость – способность мышцы изменять свою длину или напряжение в ответ на действие раздражителя.

4. лабильность – лабильность мышцы равна 200-300 Гц.

При непосредственном раздражении мышцы (прямое раздражение) или опосредовано через иннервирующий её двигательный нерв (непрямое раздражение) одиночным стимулом возникает одиночное мышечное сокращение, в котором выделяют 3 фазы:

1. латентный период – время от начала действия раздражителя до начала ответной реакции;

2. фаза сокращения (фаза укорочения);

3. фаза расслабления.

В естественных условиях к скелетной мышце из ЦНС поступают не одиночные импульсы, а серия импульсов, следующих друг за другом с определёнными интервалами, на которую мышца отвечает длительным сокращением. Такое длительное сокращение мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение, получило название тетанического сокращения или тетануса. Различают 2 вида тетануса: зубчатый и гладкий (рис. 9.2).

Если каждый последующий импульс возбуждения поступает к мышце в тот период, когда она находится в фазе укорочения, то возникает гладкий тетанус, а если в фазу расслабления – зубчатый тетанус.

Рис. 9.2. Различные виды тетануса при повышении частоты раздражения

I – одиночные сокращения; II – зубчатый тетанус; IV – гладкий (сплошной) тетанус.

Амплитуда тетанического сокращения превышает амплитуду одиночного мышечного сокращения. Исходя из этого, Гельмгольц объяснил процесс тетанического сокращения простой суперпозицией, т.е. простой суммацией амплитуды одного мышечного сокращения с амплитудой другого. Но в дальнейшем было показано, что при тетанусе имеет место не простое сложение двух механических эффектов, т.к. это сумма может быть то большей, то меньшей. Н.Е.Введенский объяснил это явление с точки зрения состояния возбудимости мышцы, введя понятие об оптимуме и пессимуме частоты раздражения.

Оптимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение осуществляется в фазу повышенной возбудимости. Тетанус при этом будет максимальным по амплитуде – оптимальным.

Пессимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение осуществляется в фазу пониженной возбудимости. Тетанус при этом будет минимальным по амплитуде – пессимальным.

Режимы мышечных сокращений. Различают изотонический, изометрический и смешанный режимы сокращения мышц.

При изотоническом сокращении мышцы происходит изменение её длины, а напряжение остаётся постоянным. Такое сокращение происходит в том случае, когда мышца не перемещает груз. В естественных условиях близкими к изотоническому типу сокращений являются сокращения мышц языка.

При изометрическом сокращении длина мышечных волокон остаётся постоянной, меняется напряжение мышцы. Такое сокращение мышцы можно получить при попытке поднять непосильный груз.

В целом организме сокращения мышц никогда не бывают чисто изотоническим или изометрическим, они всегда имеют смешанный характер, т.е. происходит изменение и длины, и напряжения мышцы. Такой режим сокращения называется ауксотоническим если преобладает напряжение мышцы, или ауксометрическим если преобладает укорочение.

Механизм мышечного сокращения. Мышцы состоят из мышечных волокон, которые состоят из множества тонких нитей – миофибрилл, расположенных продольно. Каждая миофибрилла состоит из протофибрилл – нитей сократительных белков актина и миозина. Перегородки, называемые 2-пластинами, разделяют миофибриллы и, следовательно, мышечное волокно на участки – саркомеры. В саркомере наблюдают правильно чередующиеся поперечные светлые и тёмные полосы. Это поперечная исчерченность миофибрилл обусловлена определённым расположением нитей актина и миозина

Читайте также:  Немеют мышцы шеи и спины

Гладкие мышцы. Они, формирующие мышечные слои стенок желудка, кишечника, мочеточников, бронхов, кровеносных сосудов и др. полых внутренних полых органов, построены из веретенообразных одноядерных мышечных клеток.

Особенностью гладких мышц является их способность осуществлять относительно медленные движения и длительные тонические сокращения. Медленные, имеющие ритмический характер, сокращения гладких мышц желудка, кишечника, мочеточника и др. органов обеспечивают перемещение содержимого этих органов. Длительные тонические сокращения гладких мышц особенно хорошо выражены в сфинктерах полых органов, которые препятствуют выходу содержимого этих органов.

Гладкие мышцы стенок кровеносных сосудов, особенно артерий и артериол, также находятся в состоянии постоянного тонического сокращения. Изменение тонуса мышц стенок артериальных сосудов влияет на величину их просвета и, следовательно, на уровень кровяного давления и кровоснабжения органов.

Важным свойством гладких мышц является их пластичность, т.е. способность сохранять приданную им при растяжении длину. Скелетная мышца в норме почти не обладает пластичностью. Эти различия хорошо наблюдать при медленном растяжении гладкой и скелетной мышцы. При удалении растягивающего груза скелетная мышца быстро укорачивается, а гладкая остаётся растянутой. Высокая пластичность гладких мышц имеет большое значение для нормального функционирования полых органов. Благодаря высокой пластичности гладкая мышца может быть полностью расслаблена как в укороченном, так и в растянутом состоянии. Так, например, пластичность мышц мочевого пузыря по мере его наполнения предотвращает избыточное повышение давления внутри его.

Синапс – это специализированная структура, которая обеспечивает передачу возбуждение с одной возбудимой структуры на другую. Термин «синапс» означает «сведение», «соединение», «застёжка».

Классификация синапсов. Синапсы можно классифицировать по:

1. их местоположению и принадлежности соответствующим структурам:

2. знаку их действия – возбуждающие и тормозящие;

3. способу передачи сигналов – химические, электрические, смешанные;

4. медиатору, с помощью которого осуществляется передача

Строение синапса. Все синапсы имеют много общего, поэтому строение синапса и механизм передачи возбуждения в нём можно рассмотреть на примере нервно-мышечного синапса.

Синапс состоит из трёх основных элементов:

1. пресинаптической мембраны (в нервно-мышечном синапсе – это утолщённая концевая пластинка);

2. постсинаптической мембраны;

3. синаптической щели.

Механизм передачи возбуждения в химических возбуждающих синапсах. В синапсах с химической передачей возбуждение передаётся с помощью медиаторов (посредников). Т.о. медиаторы – это химические вещества, которые обеспечивают передачу возбуждения в синапсах.

Источник

Синапс. Физиология мышечных волокон

При создании данной страницы использовалась лекция по соответствующей теме, составленная Кафедрой Нормальной физиологии БашГМУ

Синапс — это специфическое место контакта двух возбудимых систем (клеток) для передачи возбуждения.

«synapsis» — «соприкосновение, соединение, застежка»

По способу передачи сигналов:

По виду медиатора: холинэргические и др.

Нервно-мышечный синапс (НМС) — химический, передача с помощью медиатора ацетилхолина.

Синонимы к слову НМС:

В нервно-мышечном синапсе медиатор — ацетилхолин (АХ).

АХ синтезируется из холина и уксусной кислоты (ацетил-коэнзима А) с помощью фермента холинэстеразы. Эти вещества перемещаются из тела нейрона по аксону к пресинаптической мембране. Здесь в пузырьках происходит окончательное образование АХ.

3 фракции медиатора:

Механизм синаптической передачи

1 этап

2 этап

3 этап

4 этап

Они связаны между собой так называемыми белками экзоцитоза.

5 этап

6 этап

Квант медиатора — количество молекул, содержащихся в одной везикуле.

На 1 ПД выбрасывается 100 квантов АХ.

6 этап

7 этап

8 этап

9 этап

10 этап

На постсинаптической мембране возникает потенциал концевой пластинки (ПКП). Он является аналогом локального ответа (ЛО).

События в синапсе :

На самой постсинаптической мембране ПД возникнуть не может, так как здесь отсутствуют потенциалзависимые каналы, они являются хемозависимыми!

Достигнув пороговой величины, то есть КУД, ПКП возбуждает соседнюю (внесинаптическую) мембрану мышечного волокна за счет местных круговых токов.

Читайте также:  Отчего происходят судороги в мышцах ног

Понравился сайт? Поддержи нас подпиской в соцсетях!

Особенности проведения возбуждения в нервно-мышечном синапсе

Одностороннее проведение возбуждения — только в направлении от пресинаптического окончания к постсинаптической мембране.

Суммация возбуждения соседних постсинаптических мембран.

Синаптическая задержка — замедление в проведении импульса от нейрона к мышце составляет 0,5-1 мс. Это время затрачивается на секрецию медиатора, его диффузию к постсинаптической мембране, взаимодействие с рецептором, формирование ПКП, их суммацию.

Низкая лабильность — она составляет 100-150 имп/с для сигнала, что в 5-6 раз ниже лабильности нервного волокна.

Чувствительность к действию лекарственных веществ, ядов, БАВ, выполняющих роль медиатора.

Утомляемость химических синапсов — выражается в ухудшении проводимости вплоть до блокады в синапсе при длительном функционировании синапса. Главная причина утомляемости — исчерпание запасов медиатора в пресинаптическом окончании.

Законы проведения возбуждения по нервам:

В зависимости от скорости проведения возбуждения нервные волокна подразделяются на 3 группы: A, B, C. В группе A выделяют 4 подгруппы: альфа, бетта, гамма и сигма.

Физиология мышечных волокон

Физиологические свойства скелетных мышц:

Физические свойства скелетных мышц:

Режимы сокращения:

Изотонический режим — сокращение мышцы происходит с изменением ее длины без изменения напряжения (тонуса) (напр.: сокращение мышц языка).

Изометрический режим — длина постоянная, увеличивается степень мышечного напряжения (тонуса) (напр.: при поднятии непосильного груза).

Ауксотонический режим — одновременно изменяется длина и напряжение мышцы (характерен для обычных двигательных актов).

Механизм сокращения поперечно-полосатых мышц

Миозиновые волокна соединены в толстый пучок, от которого в торону актиновых нитей отходят поперечные мостики. У каждого мостика выделяют шейку и головку.

Нить актина располагается в виде 2 скрученных ниток бус. На ней имеются актиновые центры.

Тропомиозин в виде спиралей оплетает поверхность актина, закрывая в покое ее центры. Одна молекула тропомиозина контактирует с 7 молекулами актина.

Тропонин образует утолщение на конце каждой нити тропомиозина.

Под влиянием возникшего в мышечном волокне ПД из саркоплазматического ретикулума (СПР — депо Ca2+) высвобождаются ионы Ca. Кальций связывается с тропонином, который смещает тропомиозиновый стержень, что приводит к открытию актиновых центров.

В результате, к актиновым центрам присоединяются головки поперечных миозиновых мостиков.

Эти постики совершают «гребущие движения», в результате чего нити актина перемещаются этими мостиками относительно волокон миозина, происходит укорочение мышцы.

Процесс расслабления происходит в обратной последовательности с использованием энергии АТФ за счет функционирования кальциевого насоса.

При отсутствии повторного импульса ионы Ca не поступают из СПР. В результате отсутствия Ca-тропонинового комплекса, тропомиозин возвращается на свое прежнее место, блокируя актиновые центры актина. Актиновые протофибриллы легко скользят в обратном направлении благодаря эластичности мышцы, и мышца удлиняется (расслабляется).

Гладкие мышцы

Гладкие мышцы — это мышцы, формирующие слой стенок полых внутренних органов. Они построены из веретенообразных одноядерных мышечных клеток без поперечной исчерченности за счет хаотичного расположения миофибрилл.

Особенности гладких мышц:

Клетки в гладких мышцах функционально связаны между собой посредством щелевидных контактов — нексусов, которые имеют низкое электрическое сопротивление. За счет этих контактов ПД распространяется с одного мышечного волокна на другое, охватывая большие мышечные пласты, и в реакцию вовлекается вся мышца.

Гладкие мышцы способны осуществлять относительно медленные ритмические и длительные тонические сокращения.

Медленные ритмические сокращения обеспечивают перемещение содержимого органа из одной области в другую.

Длительные тонические сокращения, особенно сфинктеров полых органов, препятствуют выходу из них содержимого.

Это способность сохранять приданную им при растяжении или деформации форму. Благодаря пластичности гладкая мышца может быть полностью расслаблена как в укороченном, так и в растянутом состоянии.

Растяжение является адекватным раздражителем для гладкой мускулатуры. Сильное и резкое растяжение гладких мышц вызывает их сокращение.

Сравнительная характеристика скелетных и гладких мышц:

Источник

Adblock
detector