Строение мембраны
Сложность строения мембраны является необходимым условием выполнения многочисленных функций и сохранения жизнедеятельности клетки (передача сигналов из внеклеточной среды в клетку, перенос веществ через мембрану). Сигналы из внеклеточной среды передаются внутрь клетки путем конформационных перестроек внутримембранных белков. Роль молекулярного переключателя сигналов от поверхности внутрь клетки выполняют и липиды мембраны, в частности простагландины.
Перенос веществ через мембраны осуществляется как пассивно (по градиенту концентрации), без затраты энергии, так и активно, с затратой энергии (против концентрационного градиента). Активный перенос осуществляется при помощи ионных насосов, важнейшей составной частью которых являются ферменты клеточных мембран — ионофоры.
В условиях физиологического покоя ионный насос откачивает из клетки ионы Na+. Переносчики ионов Na+ активируются энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Около 20% энергетических ресурсов клетки затрачивается на эту работу.
Активный перенос приводит к накоплению клетками некоторых веществ при очень низких концентрациях их в тканевой жидкости. Так, митохондрии накапливают ионы Са2+, а щитовидная железа — ионы I-. При этом концентрация ионов I- в железе в сотни, а ионов Са2+ в митохондриях в тысячи раз превышает их содержание в окружающей среде.
В состоянии относительного покоя наружный потенциал на всей мембране клетки одинаков. Однако в силу разной проницаемости мембраны для ионов Na+ и К+ между наружной и внутренней сторонами мембраны образуется разность потенциалов. Ионы Na+ непрерывно выводятся из клетки при помощи натриевого насоса. Одновременно они диффундируют и внутрь клетки.
Ионы К+ в условиях физиологического покоя переходят из цитоплазмы на поверхность мембраны по градиенту концентрации. Концентрация ионов К+ внутри клетки составляет 140 ммоль/л, против 5 ммоль/л на ее поверхности. На наружной поверхности мембраны создается избыток положительных ионов. Внутри клетки, напротив, накапливается избыток крупных молекул органических анионов, лишенных связи с их нейтрализаторами — катионами К+.
«Физиология человека», Н.А. Фомин
Физиология — наука о закономерностях жизнедеятельности организма. Основой жизнедеятельности являются физиологические процессы — сложная форма единства физических и химических процессов, получивших новое содержание в живой материи. Физиологические процессы лежат в основе физиологических функций. Физиологическая функция — это проявление взаимодействия между отдельными частями, элементами структуры живой системы. В физиологических функциях проявляется жизнедеятельность как целостного организма, так…
Движение ионных потоков через клеточную мембрану обусловливает изменение возбудимости клетки, ее способность отвечать на раздражение. Для того чтобы вызвать изменение возбудимости, раздражитель должен иметь определенную силу. Минимальная сила раздражителя, способная вызвать возбуждение, называется пороговой. Возбудимая ткань отвечает на действие порогового раздражителя изменением клеточного потенциала. В начале действия раздражителя эти изменения носят местный, неволновой характер. Местный…
Организм в целом и отдельные его системы в ответ на воздействие агентов внешней среды отвечают реакцией физиологической адаптации — активного приспособления к действию раздражителей. Всем хорошо известен эффект температурной адаптации кожных рецепторов. Быстро адаптируются рецепторы давления, мы просто не замечаем давления одежды на кожу. Однако не все системы организма адаптируются в равной мере. Практически не…
При длительном действии постоянного тока возбудимость под анодом повышается, а начальное повышение возбудимости под катодом сменяется ее угнетением (католическая депрессия Вериго). В основе этих изменений возбудимости лежат процессы гиперполяризации мембраны под анодом и деполяризации под катодом. Католическая депрессия является результатом инактивации натриевой проницаемости и усиливающегося транспорта ионов К+ на поверхность клеточной мембраны. В рамках мембранной…
Реакции адаптации к различным факторам среды имеют черты общности, получившие название общего адаптационного синдрома Селье. Наиболее общим его проявлением является первоначальное нарушение функции (декомпенсация) с последующим приспособлением к действию раздражителя (стадия относительной устойчивости). Для оценки степени адаптации могут использоваться такие критерии, как порог и скорость адаптации. Порог адаптации — это минимальный сдвиг в физиологических реакциях,…
