«Анатомия и физиология центральной нервной. Хомутов А.Е., Кульба С. Нервной системы. Развитие нервной системы в фило. Анатомия центральной. Хомутов, А.Е.

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОДАРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МВД РОССИИ КАФЕДРА ПСИХОЛОГИИ И ПЕДАГОГИКИ «У Т В Е Р Ж Д А Ю» Начальник кафедры подполковник полиции А.И. Тузов «» 2012 г. Дисциплина: «Анатомия и физиология центральной нервной системы ». По направлению подготовки (специальности) 050407.65 Педагогика и психология девиантного поведения специализация - Социальная педагогика ЛЕКЦИЯ ТЕМА 13:«Структурно-функциональная характеристика нервной клетки » Обсуждена и одобрена на заседании кафедры Протокол № от «»20 г. Подготовил: Начальник кафедры психологии и педагогики А.И.Тузов Краснодар 2012Объем времени, отводимого для изучения данной темы: 2 часа. Место проведения: учебная аудитория. Методика проведения: классическая лекция.

Основное содержание темы: Нервная клетка является структурно-функциональной единицей нервной ткани. Выделяют тело нейроцита и отростки. Снаружи клетка покрыта клеточной мембраной или оболочкой (нейролеммой).

Внутреннее пространство клетки составляет протоплазма, в состав которой входят цитоплазма, и ядро. В цитоплазме находятся органеллы и ядро. Ядро клетки имеет оболочку и кариоплазму. В ядре выделяют ядрышко и хромосомы. Большинство органелл и ядро нейрона имеет свои мембраны, обладающие избирательной проницаемостью к отдельным частицам, находящимся во внутренней среде нейрона.

Основные термины и понятия: Нейрон, нервная ткань, миелинезированные и немиелинизированные тела нейронов, униполярные, биполярные, псевдоуниполярные, полиполярные нейроны. Основные цели лекции:. дать систематизированные знания курсантам и студентам как о науке так и о учебной дисциплине;. показать роль физиологии центральной нервной системы в формировании психолога-профессионала План лекции: Введение. Структурно-функциональные особенности нервной ткани.

Клеточная мембрана и транспорт веществ Заключение Литература:. Алейникова Т.В., Думбай В.Н., Кураев Г.А., Фельдман Г.Л. Физиология центральной нервной системы. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2006.

Козлов В.И., Цехмистренко Т.А. Анатомия нервной системы. – М.: Мир, 2006. Физиология человека: учебник для мед. Ин-тов / под ред. М.: 2009.

Щербатых Ю.В., Туровский Я.А. Анатомия центральной нервной системы для психологов. – СПб.: Питер, 2009. Хомутов А.Е., Кульба С.Н. Анатомия центральной нервной системы. Р-н-Д 2008 г.

Дополнительная литература. Антонова О.А. Анатомия и физиология центральной нервной системы. – М.: Высшее образование, 2006. Щербатых Ю.В., Туровский Я.А. Физиология центральной нервной системы для психологов - СПб.: Питер, 2007. Дерягина Л.Е.

Основы физиологии центральной нервной системы. – М.: Изд-во МосУ МВД России, 2008. Щербатых Ю.В., Туровский Я.А. Физиология центральной нервной системы для психологов - СПб.: Питер, 2007. Смирнов В.М., Яковлев В.Н.

Физиология центральной нервной системы. – М.: Academia, 2004. Алейникова Т.В., Думбай В.Н., Кураев Г.А., Фельдман Г.Л. Физиология центральной нервной системы.

– Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. Нервная клетка (нейрон) — это структурно-функциональная единица нервной ткани. Выделяют тело (сому) нейрона и его отростки.

Отростки нейрона представлены множеством дендритов и одиним аксоном (рис. Мозг человека содержит свыше 100 млрд нервных клеток, взаимодействие между которыми осуществляется посредством множества синапсов (межклеточных соединений), число которых в тысячи раз больше самих клеток (10 15—10 16), так как их аксоны многократно делятся дихотомически. Нейроны оказывают свое влияние на органы и ткани также посредством синапсов. Нервные клетки имеются и вне ЦНС — периферический отдел вегетативной нервной системы, афферентные нейроны спинномозговых ганглиев и ганглиев черепных нервов.

Однако периферических нервных клеток по сравнению с центральными мало — всего лишь около 25 млн. Важную роль в деятельности нервной системы играют глиальные клетки. Оболочка нейрона (клеточная мембрана) образует замкнутое пространство, содержащее протоплазму (цитоплазма и ядро).

Цитоплазма состоит из основного вещества (цитозоль, гиалоплазма) и органелл. Гиалоплазма, видимая при электронной микроскопии как относительно гомогенное вещество, является внутренней средой нейрона. Большинство органелл и ядро нейрона, как и любой другой клетки, заключены в свои отсеки (компартменты), образуемые собственными (внутриклеточными) мембранами, обладающими избирательной проницаемостью к отдельным ионам и частицам, находящимся в гиалоплазме и органеллах.

Это отличает их по составу друг от друга. Нервные клетки имеют электрический заряд. Потенциал покоя (ПП) нейрона — мембранный потенциал — составляет 60 — 80 мВ; потенциал действия (ПД), т.е. Нервный импульс — 80—100 мВ. Сома и дендриты покрыты нервными окончаниями других нейронов — синаптическими бутонами и отростками глиальных клеток.

На одном нейроне число синаптических бутонов может достигать 10 тыс. Один нейрон, посылая импульсы в кору большого мозга, в результате многократного деления ветвей аксона может образовывать синаптические связи с 5 тыс.

Аксон начинается от тела клетки аксонным холмиком. Диаметр тела клетки составляет 10—100 мкм, аксона — 1 — 6 мкм, на периферии длина аксона может достигать 1 м и более. Нейроны мозга образуют колонки, ядра и слои, выполняющие определенные функции. Клеточные скопления составляют серое вещество мозга. Между клетками проходят немиелинизированные и миелинизированные нервные волокна (соответственно дендриты и аксоны нейронов), последние формируют массу белого вещества.

Классификация нейронов. В зависимости от главного признака различают следующие группы нейронов. По основному медиатору, выделяющемуся в окончаниях аксонов, — адренергические, холинергические, серотонинергические и т.д. Кроме того, имеются и смешанные нейроны, содержащие два основных медиатора, например глицин и гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). В зависимости от отдела ЦНС — соматические и вегетативные. По назначению: а) афферентные нейроны, воспринимающие с помощью рецепторов информацию о внешней и внутренней среде организма и передающие ее в вышележащие отделы ЦНС; б) эфферентные нейроны, передающие информацию к рабочим органам — эффекторам (нервные клетки, иннервирующие эффекторы, иногда называют эффекторными); в) вставочные, или интернейроны, обеспечивающие взаимодействие между нейронами ЦНС.

По влиянию — возбуждающие и тормозящие нейроны. По активности — фоново-активные и молчащие, возбуждающиеся только в ответ на раздражение.

Фоново-активные нейроны различаются по общему рисунку генерации импульсов, так как одни нейроны разряжаются непрерывно (ритмично или аритмично), другие — пачками импульсов. Интервалы между импульсами в пачке — миллисекунды, между пачками — секунды. Фоновоак-тивные нейроны играют важную роль в поддержании тонуса ЦНС и особенно коры большого мозга. По количеству модальностей воспринимаемой сенсорной информации — моно-, би- и полимодальные нейроны. Например, мономодальными являются нейроны центра слуха в коре большого мозга, бимодальные — встречаются во вторичных зонах анализаторов в коре (нейроны вторичной зоны зрительного анализатора в коре большого мозга реагируют на световые и звуковые раздражители). Полимодальные нейроны — это нейроны ассоциативных зон мозга, моторной коры, они реагируют на раздражения рецепторов кожного, зрительного, слухового и других анализаторов.

Функциональные структуры нейрона. Структуры, обеспечивающие синтез макромолекул, которые затем транспортируются по аксону и дендритам, — это сома, т.е. Тело нейрона, выполняющее трофическую функцию по отношению к отросткам (аксону и дендритам) и клеткам-эффекторам. Отросток, лишенный связи с телом нейрона, дегенерирует. Структуры, воспринимающие импульсы от других нервных клеток, — это тело и дендриты нейрона с расположенными на них шипиками, занимающие до 40% поверхности сомы нейрона и дендритов. Причем, если шипики не получают импульсов, они исчезают.

Импульсы могут поступать и к окончанию аксона — аксо-аксонные синапсы, например обеспечивающие пресинап-тическое торможение. Место генерации ПД — аксонный холмик. Структура, проводящая возбуждение к другому нейрону или к эффекторной клетке, — аксон. Структура, передающая импульсы на другие клетки, — преси-наптический аппарат, представляющий собой нервное окончание, где синтезируется и запасается медиатор. Это окончание имеет пресинаптическую мембрану, через которую выбрасывается медиатор в синаптическую щель при возбуждении нервного волокна.

После передачи сигнала часть неиспользованного медиатора захватывается обратно пресинаптической мембраной. Классификация синапсов ЦНС проводится также по нескольким признакам. По способу передачи сигналов — химические (наиболее распространенные в ЦНС) синапсы, в которых посредником (медиатором) передачи является химическое вещество; электрические, в которых сигналы передаются электрическим током; смешанные синапсы — электрохимические. В зависимости от местоположения — аксосоматические, аксо-дендритные, аксо-аксонные, дендросоматические, дендродендритные синапсы.

По эффекту — возбуждающие и тормозящие синапсы. В процессе деятельности нервной системы отдельные нейроны объединяются в ансамбли (модули), нейронные сети, которые могут включать как несколько нейронов, так и десятки, тысячи нейронов, при этом совокупность нейронов, образующих модуль, обеспечивает появление у модуля новых свойств, не имевшихся у отдельных нейронов.

Деятельность каждого нейрона в составе модуля становится функцией не только поступающих к нему сигналов, но и процессов, обусловленных той или иной конструкцией модуля. Жизнь животного организма сосредоточена в клетке.

У каждой клетки имеются общие (основные) функции, одинаковые с функциями других клеток, и специфические функции, свойственные в основном данному виду клеток. Функции нейрона. Неспецифические функции идентичны общим функциям любых клеток организма.

Синтез тканевых и клеточных структур, а также необходимых для жизнедеятельности соединений (анаболизм). При этом энергия не только расходуется, но и накапливается, поскольку клетка усваивает органические соединения, богатые энергией (продукты гидролиза белков, жиров и углеводов, поступающих в организм с пищей). Продукты гидролиза белков, жиров, углеводов (мономеры) — это моносахара, аминокислоты, жирные кислоты и моноглицериды.

Процесс синтеза обеспечивает восстановление структур, подвергающихся распаду. Выработка энергии в результате катаболизма — совокупности процессов распада клеточных и тканевых структур и сложных соединений, содержащих энергию. Энергия необходима для обеспечения жизнедеятельности каждой живой клетки. Трансмембранный перенос необходимых веществ в клетку и выделение из нее метаболитов и веществ, используемых другими клетками организма. Специфические функции нейронов центрального (ЦНС) и периферического отделов нервной системы. Восприятие изменений внешней и внутренней среды организма, осуществляющееся, во-первых, с помощью периферических нервных образований — сенсорных рецепторов (см. Раздел 4.1), во-вторых, посредством шипикового аппарата дендритов и тела нейрона.

Передача сигнала другим нервным клеткам и клеткам-эффекторам (клетки скелетной мускулатуры, гладких мышц внутренних органов, сосудов, секреторных клеток), регуляция их функций с помощью синапсов. Переработка поступающей к нейрону информации, осуществляемая посредством взаимодействия возбуждающих и тормозящих влияний, пришедших к нейрону в виде нервных импульсов. Хранение информации с помощью механизмов памяти. При этом любой сигнал внешней и внутренней среды организма вначале преобразуется в процесс возбуждения, который является наиболее характерным проявлением активности любой нервной клетки.

Трофическое влияние на эффекторные клетки организма с помощью химических веществ самих нервных клеток. Жизнедеятельность нервной клетки обеспечивается взаимодействием всех ее органелл и клеточной мембраны (совокупность структурных элементов, образующих оболочку клетки), как и любой другой клетки организма. Глиальные клетки (нейроглия — «нервный клей») более многочисленны, чем нейроны; их число достигает 14. 10 10, с возрастом оно увеличивается (число нейронов уменьшается); они составляют около 50% объема ЦНС и способны к делению в течение всей жизни. Размеры глиальных клеток в 3—4 раза меньше нервных.

Тела нейронов, как и их аксоны, окружены глиальными клетками. Глиальные клетки выполняют несколько функций: опорную, защитную, изолирующую, обменную (снабжение нейронов питательными веществами). Микроглиальные клетки способны к фагоцитозу, ритмическому изменению своего объема (период «сокращения» 1,5 мин, «расслабления» 4 мин). Циклы изменения объема повторяются через каждые 2 — 20 ч. Полагают, что пульсация способствует продвижению аксоплазмы в нейронах и влияет на ток межклеточной жидкости. Мембранный потенциал клеток ней-роглии составляет 70 — 90 мВ, однако ПД они не генерируют, а генерируют только локальные токи, электротонически распространяющиеся от одной клетки к другой.

Процессы возбуждения в нейронах и электрические явления в глиальных клетках, по-видимому, взаимодействуют. ФУНКЦИИ ОРГАНЕЛЛ НЕЙРОНА Органеллы нейрона находятся в гиалоплазме, состоящей из воды и находящихся в ней различных ионов и органических веществ (глюкоза, аминокислоты, белки, фосфолипиды, холестерин). Гиалоплазма является внутренней средой нейрона, обеспечивающей взаимодействие всех клеточных структур друг с другом посредством транспорта веществ, потребляемых и синтезируемых клеткой. Гиалоплазма выполняет также функцию депо гликогена, липидов, пигментов. Большинство внутриклеточных органелл имеют собственные мембраны, построенные по тому же принципу, что и клеточные мембраны. К мембранным органеллам относятся: ядро, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы.

Некоторые внутриклеточные органеллы не имеют собственных мембран (немембранные органеллы): рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Каждая органелла выполняет свои специфические функции.

Мембранные органеллы цитоплазмы. Ядро — самая большая органелла клетки. Ядро несет генетическую информацию и обеспечивает регуляцию синтеза белка в клетке. Оно состоит из ядерной оболочки (мембраны), хроматина, ядрышка и кариоплазмы.

Оболочку ядра образуют две мембраны, просвет между которыми сообщается с полостью эндоплазматического ретикулума. Оболочка имеет поры размером около 100 нм, что обеспечивает проход РНК, рибонуклеаз, обмен других веществ между ядром и цитоплазмой. На наружной ядерной мембране располагаются рибосомы, на которых синтезируется белок. Ядрышко — внутриядерное образование округлой формы, не имеющее мембраны; в нем синтезируется рибосомная РНК (рРНК) и образуются рибосомы. В ядрышке имеются также белки и ДНК. Хроматин состоит из многих витков ДНК, связанных с белками, основными и кислыми, а также содержит РНК.

Отрицательный заряд по всей длине молекулы ДНК обеспечивает присоединение к ней положительно заряженных молекул белков. Комплекс ДНК и белков — это главные компоненты хромосомы, генетического аппарата клетки, выполняющего две основные функции: генетическую (хранение и передачу в ряду поколений генетической информации) и метаболическую (управление синтезом белка). Управление синтезом белка включает два этапа. На первом этапе, называемом транскрипцией, на матрице ДНК синтезируется информационная РНК (иРНК), которая содержит код управления синтезом определенного белка — последовательность расположения нуклеотидов, повторяющая генетический код ДНК. Второй этап (трансляция) происходит на рибосомах: иРНК, синтезированная в ядре, через поры ядерной мембраны поступает в рибосомы, где осуществляется сборка полипептида (белка) из аминокислот, доставляемых транспортной (тРНК), которая также синтезируется в ядре клетки. Эндоплазматический ретикулум представляет собой систему канальцев, уплощенных цистерн и мелких пузырьков. Строение мембраны ретикулума подобно строению клеточной мембраны.

Выполняет следующие функции: 1) является резервуаром для раз личных ионов, в том числе Са 2+, одного из вторичных посредников в реализации различных специфических реакций клеток, например в электромеханическом сопряжении; 2) обеспечивает синтез и транспорт различных веществ, в том числе молекул белков, липидов; 3) обеспечивает детоксикацию (в клетках печени) ядовитых веществ, попадающих в организм с пищей или вдыхаемым воздухом, а также биологически активных метаболитов, например простагландинов, желчных кислот, стероидных гормонов, подлежащих удалению из организма. Эти вещества в результате превращений выводятся с мочой и желчью в виде глюкуроновых и сульфуроновых соединений. Аппарат Гольджи — система упакованных уплощенных мешочков (цистерн), вакуолей и транспортных пузырьков. Его функции тесно связаны с функциями эндоплазматического ретикулума, от которого отделяются транспортные пузырьки и сливаются с аппаратом Гольджи, обеспечивающим этап формирования и созревания всех секретируемых клеткой продуктов, в частности ферментов лизосом, белков, гликопротеидов клеточной мембраны. Секреторные пузырьки постоянно отделяются от аппарата Гольджи, транспортируются к клеточной мембране и сливаются с ней, а содержащиеся в пузырьках вещества выводятся из клетки в процессе экзоцитоза.

Митохондрии называют «энергетическими станциями» клеток, так как в них вырабатывается (освобождается) основное количество энергии из поступающих в организм питательных веществ. Они выполняют и ряд других функций, например участвуют в синтезе фосфолипидов, жирных кислот. Митохондрии представляют собой округлые, овальные или удлиненные образования с Двойной мембраной (наружной и внутренней), каждая из которых состоит из бислоя липидно-белковых молекул. Внутренняя мембрана имеет выросты (кристы), обращенные внутрь митохондрии, содержимое последней называют матриксом.

В кристах и внутренней мембране митохондрий содержатся дыхательные ферменты-переносчики электронов, в матриксе находятся ферменты цикла Кребса. В результате реакций обеих ферментативных систем питательные вещества окисляются до конечных продуктов: воды и углекислого газа — с освобождением аммиака и выделением энергии; энергия используется для синтеза АТФ. Молекулы АТФ диффундируют в гиалоплазму и используются клеткой для выполнения всех ее функций. Число митохондрий в клетке варьирует от 20 до 5. 10 5. Оно может изменяться в каждой клетке и определяется ее потребностями.

Обновление и синтез новых митохондрий обеспечивается ДНК и РНК, содержащимися в митохондриях. Матрикс митохондрий содержит и ферменты, участвующие в синтезе жирных кислот, а также соли кальция и магния. Окислительные процессы происходят и в наружной мембране, но главную роль в выделении энергии играют внутренняя мембрана и матрикс. Энергия образуется и в гиалоплазме клетки в результате анаэробного гликолиза.

Запасы АТФ в клетке невелики, они обеспечивают работу клетки только в течение нескольких секунд. Энергия накапливается также в виде других органических фосфатных соединений — фосфагенов, что наиболее характерно для скелетной и сердечной мышц, для нервных клеток. Наиболее важным фосфагеном является креатин-фосфат, энергия которого расходуется на ресинтез израсходованной АТФ. Лизосомы — это отпочковавшиеся от аппарата Гольджи в виде мешочков участки, содержащие большое количество (более 50) различных кислых гидролаз. Основной функцией лизосом является переваривание поступающих в клетку нуклеиновых кислот, продуктов гидролиза белков, углеводов и жиров, фагоцитированных бактерий и клеток, гранул гликогена — это внутриклеточная пищеварительная система. Отделившаяся от аппарата Гольджи ли-зосома называется первичной, затем она перемещается к пузырьку, образовавшемуся в результате пиноцитоза или фагоцитоза, и изливает свое содержимое в пузырек, образуя таким образом вторичную лизосому, в которой происходит расщепление содержащихся там веществ.

Продукты расщепления поступают из вторичной лизосомы в гиалоплазму и используются для питания и обновления клетки. Остатки вторичных лизосом выделяются клеткой в процессе экзоцитоза.

Лизосомы содержат лизоцим, растворяющий мембрану фагоцитированных бактериальных клеток, лак-тоферрин, связывающий железо, необходимое для поддержания роста бактерий и тем самым угнетающий их размножение. Кислая среда лизосом (рН 5) тормозит обмен веществ бактерий и ускоряет их гибель.

Если мембрану лизосом повреждают ультразвук, свободные радикалы, т.е. Супероксидный радикал 0 2, перекись водорода Н 20 2, то ферменты лизосом могут расщеплять клеточную мембрану. Кортизол защищает мембрану лизосом. Лизосомы 'обеспечивают регрессию физиологически увеличенной.массы ткани, например матки после родов, молочных желез после лактации. Пероксисомы — разновидность лизосом, содержащих главным образом ферменты, катализирующие образование и разложение перекиси водорода — одного из важнейших окислителей в организме. Перекись водорода образуется под влиянием оксидаз, а ^.расщепляется под влиянием пероксидаз или каталаз. Рибосомы — плотные частицы, состоящие из рибосомных РНК (рРНК) и белка, причем на рРНК приходится примерно 60% всей массы рибосомы, функцией которой является синтез белков.

Рибосомы либо свободно располагаются в гиалоплазме, либо соединены с эндоплазматическим ретикулумом. Отдельные рибосомы соединяются в более крупные агрегаты — полирибосомы, которые образуются с помощью информационной РНК (иРНК). Информацию о синтезе белка приносят от ядра клетки иРНК, аминокислоты доставляются транспортной РНК (тРНК). Рибосо мы, свободно лежащие в гиалоплазме, синтезируют белок для использования самой клеткой, а рибосомы, связанные с эндоплазматическим ретикулумом, синтезируют белок, который выводится из клетки, образуя межклеточное вещество, секреты.

На рибосомах синтезируются различные по функциям белки: ферменты, белки-переносчики, рецепторы, компоненты цитоскелета. Немембранные органеллы цитоплазмы — это фибриллярные компоненты, включающие микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты (микрофибриллы). Микротрубочки образуются в результате полимеризации белка тубулина. В аксонах и дендритах нейронов микротрубочки участвуют в транспорте различных веществ со скоростью 1 — 2 мм в сутки — медленный транспорт и несколько сотен миллиметров в сутки — быстрый транспорт. Микрофиламенты — очень тонкие белковые нити диаметром 5 — 7 нм, состоящие в основном из белка актина, близкого к мышечному, и небольшого количества и миозина.

Промежуточные филаменты — это образованные макромолекулами белков нити. Белковый состав промежуточных филамен-тов тканеспецифичен. Расположенные параллельно внутренней стороне клеточной мембраны и пронизывающие всю гиалоплазму, они образуют различные связи между микротрубочками и микрофиламентами.

Совокупность фибриллярных компонентов образует цитоскелет, обеспечивающий поддержание формы клетки, внутриклеточное перемещение мембранных органелл и движение некоторых клеток — их сократительную функцию. Разнонаправленное расположение различных элементов повышает жесткость и прочность цитоскелета. Наиболее прочной составляющей частью цитоскелета являются промежуточные филаменты. Компоненты цитоскелета участвуют в организации митотических веретен, в процессах морфогенеза, обеспечивают движение мембраны клеток во время эндоцитоза и экзоцитоза. Характеристика клеточной мембраны. Клеточная мембрана (оболочка клетки) представляет собой тонкую (6 нм) липопроте-иновую пластинку, содержание липидов в которой составляет около 40%, белков — около 60%.

Изнутри клеточная мембрана выстлана тонким, более плотным слоем гиалоплазмы, практически лишенной органелл. На внешней поверхности мембраны имеется небольшое количество (5 — 10%) углеводов, молекулы которых соединены либо с белками (гликопротеиды), либо с липидами (гликолипиды) и образуют гликокаликс. Углеводы участвуют в процессах рецепции биологически активных веществ, реакциях иммунитета. Структурную основу клеточной мембраны (матрикс) составляет бимолекулярный слой фосфолипидов, являющихся барьером для заряженных частиц и молекул водорастворимых веществ. Липиды обеспечивают высокое электрическое сопротивление мембраны нейрона — до 1000 Ом/см 2. Молекулы фосфолипидов мембраны состоят из двух частей: одна из них несет заряд и гидрофильна, другая — не заряжена и гидро-фобна.

Это определяет способность липидов самопроизвольно образовывать двухслойные мембранные структуры под влиянием собственных зарядов. Заряженные гидрофильные участки одних молекул фосфолипидов направлены внутрь клетки, а других — наружу. В толще мембраны молекулы фосфолипидов взаимодействуют незаряженными гидрофобными участками (они «спрятаны» от внутриклеточной и внеклеточной воды). В липидном слое клеточных мембран содержится много холестерина.

Обмен липидов в отличие от белков происходит медленнее, однако при возбуждении в нейронах мозга уменьшается содержание липидов. В частности, после длительной умственной работы, при утомлении количество фосфолипидов в нейронах уменьшается (очевидно, это связано с более яркой памятью у лиц, занимающихся напряженным умственным трудом). Состав мембранных липидов определяется средой обитания и характером питания.

Так, увеличение растительных жиров в рационе ведет к возрастанию текучести клеточных мембран и улучшает их функции. Избыток холестерина увеличивает микровязкость мембран и ухудшает их транспортные функции. Недостаток жирных кислот и холестерина в пище нарушает липидный состав и функции клеточных мембран. Молекулы белков встроены в фосфолипидный матрикс клеточной мембраны, где встречаются тысячи различных белков, которые можно объединить в основные классы: структурные белки, Переносчики, ферменты, белки, образующие каналы, ионные насосы, специфические рецепторы. Один и тот же белок может быть рецептором, ферментом и насосом.

Многие мембранные белки, как и фосфолипиды, состоят из двух частей: заряженной и незаряженной. Незаряженные участки белков погружены в липидный слой, не несущий заряда. Заряженные участки белков взаимодействуют с заряженными участками липидов, что является важным фактором, определяющим взаиморасположение структурных элементов клеточной мембраны и ее прочесть.

Большинство белков, пронизывающих липидный слой, прочно связаны с фосфолипидами (интегральные белки), главная функция которых — транспорт веществ через клеточную мембрану. Большая часть интегральных белков — гликопротеиды. Белки, прицепленные к поверхности клеточной мембраны (в основном к внутренней ее части), называют периферическими; они, как правило, являются ферментами (ацетилхолинестераза, фосфатазы, денилатциклаза, протеинкиназы). Некоторые интегральные белки также выполняют функцию ферментов, например АТФаза. Рецепторами и антигенами мембраны могут быть как интегральные, так и периферические белки. Белки, примыкающие к мембране с внутренней стороны, являются также составной частью цитоскелета, который придает клеточной мембране дополнительную прочность и эластичность.

Обновление белков мембраны происходит очень быстро — в терние 2 — 5 дней (срок их жизни). Клеточная мембрана нейрона, как и большинства клеток организма, имеет отрицательный поверхностный заряд, который создается выступающей из мембраны клетки углеводной частью гликолипидов, фосфолипидов, гликопротеидов. Мембрана обладает т екучестью, т. Ее отдельные части могут перемещаться из одного участка на другой.

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью, т. Одни вещества пропускают, другие не пропускают. В частности, мембрана легко проницаема для жирорастворимых веществ, Проникающих через липидный слой; большинство мембран пропускают воду. Анионы органических кислот не проходят через.мембрану, но имеются каналы, избирательно пропускающие ионы К +, Na +, Са 2+, СI.

При действии нервных импульсов проницаемость мембраны нейрона для различных ионов изменяется, это обеспечивает движение ионов согласно концентрационному и электрическому градиентам, что выражается в возникновении возбуждающих и тормозных потенциалов. Проницаемость клеточной мембраны под действием нервных импульсов может повышаться благодаря наличию в ней ионных управляемых каналов. Каналы образованы белковыми молекулами, встроенными в липидный матрикс, они пронизывают мембрану. Через эти каналы могут проходить полярные молекулы. Основные функции клеточной мембраны. Барьерная (защитная) функция — наиболее очевидная функция клеточной мембраны, образующей поверхностную оболочку клетки. Особую роль в выполнении этой функции играют клеточные мембраны эпителиальной ткани.

Они обычно образуют поверхности, отделяющие внутреннюю среду организма от внешней. Это относится также к легким и к желудочно-кишечному тракту. Барьерная функция клеточных мембран нарушается при разного рода патологических процессах (атеросклероз, гипоксия, интоксикация, раковое перерождение). Действие многих лекарственных веществ основано на влиянии на мембрану; при ее повреждении эффекты лекарственных веществ могут изменяться.

Клетки, образующие наружный слой эпителия, обычно соединены с помощью плотных контактов, которые ограничивают межклеточный перенос веществ. Восприятие изменений внутренней среды организма с помощью рецепторов, обеспечивающих узнавание различных раздражителей и реагирование на них. Клеточная мембрана обладает большим набором различных рецепторов, обладающих специфической чувствительностью к различным агентам: гормонам, медиаторам, антигенам, химическим и физическим раздражителям. Рецепторы отвечают за взаимное распознавание клеток, развитие иммунитета.

Рецепторами на поверхности клеток могут служить гликопротеиды и гликопептиды мембран. Возбужденный рецептор активирует G-белок мембраны, который с помощью фермента-предшественника, расположенного на внутренней поверхности мембраны, активирует вторичный посредник, реализующий эффект от раздражителя, подействовавшего на рецептор.

Восприятие физических и химических раздражителей (изменений внутренней и внешней среды организма) у возбудимых клеток осуществляется с помощью трансформации энергии раздражения в нервный импульс. Создание электрического заряда клетки, благодаря которому у клеток возбудимых тканей возникают локальный потенциал и потенциал действия (возбуждение) и проведение последнего. Распространение возбуждения обеспечивает быструю связь возбудимых клеток между собой, а также с эффекторной (исполнительной) клеткой и получение обратных (афферентных) импульсов от нее. Следует заметить, что электрический заряд имеют не только нервные клетки, но и все другие клетки организма, отличаясь лишь величиной.

Например, мембранный потенциал эритроцита составляет около +20 мВ, а клеток нейроглии90 мВ, мемб- ранный потенциал нейронов варьирует в пределах -60 — 80 мВ. Однако распространяющийся потенциал действия (возбуждение) генерируют только клетки возбудимых тканей (мышечной и нерв- ной). Передача сигналов от одной клетки к другой осуществляется с помощью специальных структур — синапсов, образованных в области контакта нейронов друг с другом. Транспортная функция вместе с барьерной определяет состав веществ в клетке. Наличие концентрационных и электрических градиентов различных веществ и ионов вне и внутри клетки свидетельствуют о том, что клеточная мембрана осуществляет тонкую регуляцию содержания в цитоплазме ионов и молекул. Благодаря транспорту частиц формируется состав внутриклеточной среды, наиболее благоприятной для оптимального протекания метаболических реакций. Заключение Элементарная единица всех живых организмов - клетка ограничена от окружающей среды плазматической мембраной, которая образована липидами и несколькими разновидностями белков, определяющими индивидуальность клетки.

Прохождение через клеточную мембрану различных веществ осуществляется несколькими механизмами транспорта. Ядро клетки содержит генетическую информацию, закодированную последовательностью четырёх нуклеотидов ДНК. Эта информация используется для образования необходимых клетке белков при участии иРНК. Синтез белков происходит на рибосомах. В аппарате Гольджи образуются секреторные гранулы, предназначенные для передачи информации другим клеткам.

Митохондрии обеспечивают деятельность клетки необходимым количеством энергии, лизосомы осуществляют удаление ненужных компонентов клетки. Белки цитоскелета создают форму клетки, участвуют в механизмах внутриклеточного транспорта.