Головна
Реферати » Реферати по біології » Сінапси (будова, структура, функції)

Сінапси (будова, структура, функції)

з хімічним механізмом передачі, які складають більшу частину синаптического апарату ЦНС вищих тварин і людини. Таким чином, хімічні синапси, на мій погляд, особливо цікаві, оскільки вони забезпечують дуже складні взаємодії клітин, а також пов'язані з низкою патологічних процесів і змінюють свої властивості під впливом деяких лікарських засобів.

ХІМІЧНИЙ СІНАПС:

Розглянемо, як здійснюється хімічна, синаптична передача.
Схематично це виглядає так: імпульс збудження, досягає пресинаптичної мембрани нервової клітини (дендрита або аксона), в якій містяться синаптичні пухирці, заповнені особливою речовиною - медіатором (від латинського «Media» - середина, посередник, передавач).
Пресинаптическая мембрана містить багато кальцієвих каналів. Потенціал дії деполяризує пресинаптичне закінчення і, таким чином, змінює стан кальцієвих каналів, внаслідок чого вони відкриваються. Так як концентрація кальцію
(Са2 +) у позаклітинній середовищі більше, ніж усередині клітини, то через відкриті канали кальцій проникає в клітину. Збільшення внутрішньоклітинного вмісту кальцію, призводить до злиття бульбашок з пресинаптичної мембраною.
Медіатор виходить з синаптичних пухирців в синоптичну щілину.
Синаптична щілину в хімічних синапсах досить широка і складає в середньому 10-20 нм. Тут медіатор зв'язується з білками - рецепторами, які вбудовані в постсинаптическую мембрану. Зв'язування медіатора з рецептором починає ланцюг явищ, що призводять до зміни стану постсинаптичної мембрани, а потім і всієї постсинаптичні клітини. Після взаємодії з молекулою медіатора рецептор активується, заслінка відкривається, і канал стає прохідним або для одного іона, або для декількох іонів одночасно.

Слід зазначити, що хімічні синапси відрізняються не тільки механізмом передачі, але також і багатьма функціональними властивостями.
Деякі з них мені хотілося б зазначити. Наприклад, в синапсах з хімічним механізмом передачі тривалість синоптичної затримки, тобто інтервал між приходом імпульсу в пресинаптичне закінчення і початком постсинаптического потенціалу, у теплокровних тварин становить 0,2 -
0,5мс. Також, хімічні синапси відрізняються одностороннім проведенням, тобто медіатор, що забезпечує передачу сигналів, міститься тільки в пресинаптическом ланці. Враховуючи, що в хімічних виникненнях синапсах виникнення постсинаптичного потенціалу обумовлено зміною іонної проникності постсинаптичної мембрани, вони ефективно забезпечують як збудження, так і гальмування. Вказавши, на мій погляд, функціональні основні властивості хімічної синаптичноїпередачі, розглянемо, як же здійснюється процес вивільнення медіатора, а так же опишемо найбільш відомі з них.

ВИДІЛЕННЯ МЕДІА ТОРА:

Фактор, що виконує медіаторну функцію, виробляється в тілі нейрона, і звідти транспортується в закінчення аксона. Що міститься в пресінаптческіх закінченнях медіатор повинен виділитися в синаптичну щілину, щоб впливати на рецептори постсинаптичної мембрани, забезпечуючи транссінаптіческого передачу сигналів. В якості медіатора можуть виступати такі речовини, як ацетилхолін, катехоламінова група, серотонін, нейропіптіди і багато інших, їх загальні властивості будуть описані нижче.

Ще до того, як були з'ясовані багато суттєві особливості процесу вивільнення медіатора, було встановлено, що пресинаптические закінчення можуть змінювати стану спонтанної секреторною активності.
Постійно виділяються невеликі порції медіатора викликають в постсинаптичної клітці так звані спонтанні, мініатюрні постсинаптичні потенціали. Це було встановлено в 1950 році англійськими вченими Фетті і Катц, які, вивчаючи роботу нервово-м'язового синапсу жаби, виявили, що без всякого дії на нерв в м'язі в області постсинаптичної мембрани самі по собі через випадкові проміжки часу виникають невеликі коливання потенціалу, амплітудою приблизно в 0,5мВ.
Відкриття, не пов'язаного з приходом нервового імпульсу, виділення медіатора допомогло встановити квантовий характер його вивільнення, тобто вийшло, що в хімічному синапсі медіатор виділяється і в спокої, але зрідка і невеликими порціями. Дискретність виражається в тому, що медіатор виходить з закінчення НЕ дифузно, не у вигляді окремих молекул, а в формі багатомолекулярних порцій (або квантів), в кожній з яких міститься кілька тисяч молекул.

Відбувається це таким чином: в аксоплазме закінчень нейрона в безпосередній близькості до пресинаптичної мембрани при розгляді під електронним мікроскопом було виявлено безліч бульбашок або везикул, кожна з яких містить один квант медіатора. Токи дії, що викликаються пресинаптичними імпульсами, не чинять помітного впливу на постсинаптическую мембрану, але призводять до руйнування оболонки бульбашок з медіатором. Цей процес (екзоцитоз) полягає в тому, що пухирець, підійшовши до внутрішньої поверхні мембрани пресинаптического закінчення при наявності кальцію (Са2 +), зливається з пресинаптичної мембраною, в результаті чого і відбувається випорожнення бульбашки в синаптичну щілину.
Після руйнування бульбашки навколишнє його мембрана включається в мембрану пресинаптичного закінчення, збільшуючи його поверхню. Надалі, в результаті процесу ендоцитозу, невеликі ділянки пресинаптичної мембрани впячиваются всередину, знову утворюючи пухирці, які згодом знову здатні включати медіатор і вступати в цикл його вивільнення.

Хімічних медіаторів:

В ЦНС медіаторну функцію виконує велика група різнорідних хімічних речовин. Список знову відкриваються хімічних медіаторів неухильно поповнюється. За останніми даними їх налічується близько 30.
Хотілося б також відзначити, що згідно з принципом Дейла, кожен нейрон у всіх своїх синаптичних закінченнях виділяє один і той же медіатор. Виходячи з цього принципу, прийнято позначати нейрони по типу медіатора, який виділяють їх закінчення. Таким чином, наприклад, нейрони, що звільняють ацетилхолін, називають холінергичеській, серотонін - серотонінергічними ...
Такий принцип може бути використаний для позначення різних хімічних синапсів. Розглянемо деякі з найбільш відомих хімічних медіаторів:

Ацетилхолін - один з перших виявлених медіаторів (був відомий також як «речовина блукаючого нерва» через свого дії на серце).

Особливістю ацетилхоліну як медіатора, є швидке його руйнування після вивільнення з пресинаптичних закінчень за допомогою ферменту ацетилхолінестерази. Ацетилхолін виконує функцію медіатора в синапсах, утворених зворотніми колатералей аксонів рухових нейронів спинного мозку на вставних клітинах Реншоу, які в свою чергу за допомогою іншого медіатора чинять гальмівний вплив на мотонейрони.
Холінергичеській є також нейрони спинного мозку, иннервирующие хромафиіних клітини і прегангліонарних нейрони, що іннервують нервові клітини інтрамуральних і екстрамуральних гангліїв. Вважають, що холінергіческіе нейрони є в складі ретикулярної формації середнього мозку, мозочка, базальних гангліях і корі.

Катехоламінів - це три споріднених в хімічному відношенні речовини. До них відносяться: дофамін, нор адреналін і адреналін, які є похідними тирозину і виконують медіаторну функцію не тільки в периферичних, а й у центральних синапсах. Дофамінергічні нейрони знаходяться у ссавців головним чином в межах середнього мозку.
Особливо важливу роль дофамін грає в смугастому тілі, де виявляються особливо великі кількості цього медіатора. Крім того, дофаминергические нейрони є в гіпоталамусі. Норадренергические нейрони містяться також у складі середнього мозку, моста і довгастого мозку. Аксони норадренергических нейронів утворюють висхідні шляхи, які летять в гіпоталамус, таламус, лимбические відділи кори і в мозочок. Спадні волокна норадренергических нейронів іннервують нервові клітини спинного мозку.
Катехоламіни надають як збудливу, так і гальмівну дію на нейрони ЦНС.

Серотоніну - Подібно катехоламинам, відноситься до групи моноамінів, тобто синтезується з амінокислоти триптофану. У ссавців серотонинергические нейрони локалізуються головним чином в стовбурі мозку.
Вони входять до складу дорсального і медіального шва, ядер довгастого мозку, моста і середнього мозку. Серотонінергічні нейрони поширюють вплив на нову кору, гіпокамп, блідий кулю, мигдалину, подбугровую область, стовбурові структури, кору мозочка, спинний мозок. Серотонін відіграє важливу роль в низхідному контролі активності спинного мозку і в гипоталамическом контролі температури тіла. В свою чергу порушення серотонінового обміну, що виникають при дії ряду фармакологічних препаратів, можуть викликати галюцинації. Порушення функцій серотонінергічних синапсів спостерігаються при шизофренії та інших психічних розладах. Серотонін може викликати збудливу і гальмівну дію в залежності від властивостей рецепторів постсинаптичної мембрани.

НЕЙТРАЛЬНІ АМІНОКИСЛОТИ - це дві основні дікарбоксільних кислоти L-глутамат і L-аспартат, які знаходяться у великій кількості в ЦНС і можуть виконувати функцію медіаторів. L-глутамінова кислота, входить до складу багатьох білків і пептидів. Вона погано проходить через гематоенцефалічний бар'єр і тому не надходить у мозок з крові, образуясь головним чином з глюкози в самій нервової тканини. В ЦНС ссавців глутамат виявляється у високих концентраціях. Вважають, що його функція головним чином пов'язана з синаптичної передачею збудження.

Поліпептид - Останніми роками показано, що в синапсах ЦНС медіаторну функцію можуть виконувати деякі поліпептиди. До таких поліпептидам відносяться речовини-Р, гіпоталамічні нейрогормони, енкефаліни та ін. Під речовиною-Р мається на увазі група агентів, вперше екстрагованих з кишечника. Ці поліпептиди виявляються в багатьох частинах ЦНС. Особливо велика їх концентрація в області чорної речовини.
Наявність речовини-Р в задніх корінцях спинного мозку дозволяє припускати, що воно може служити медіатором в синапсах, утворених центральними закінченнями аксонів деяких первинних аферентних нейронів. Речовина-Р надає збудливу дію на певні нейрони спинного мозку.
Медіаторну роль інших нейропептидів з'ясована ще менше.

ЕПІЛОГ:

В основі сучасного уявлення про структуру та функції ЦНС лежить нейронна теорія, яка являє собою окремий випадок клітинної теорії. Однак якщо клітинна теорія була сформульована ще в першій половині XIX сторіччя, то нейронна теорія, що розглядає мозок як результат функціонального об'єднання окремих клітинних елементів
-нейронів, отримала визнання тільки на рубежі нинішнього століття. Велику роль у визнанні нейронної теорії зіграли дослідження іспанського нейрогістології
Р. Кахала і англійського фізіолога Ч. Шеррингтона. Остаточні докази повної структурної відособленості нервових клітин були отримані за допомогою електронного мікроскопа, висока роздільна здатність якого дозволила встановити, що кожна нервова клітина на всьому своєму протязі оточена прикордонної мембраною, і що між мембранами різних нейронів

Сторінки: 1 2 3