Механизм синаптической передачи

Биология » Мембранные потенциалы » Механизм синаптической передачи

Передача осуществляется в два главных этапа.

1. Преобразование электрического сигнала в химический (электросекреторное сопряжение). ПД, поступивший в пресинаптическое окончание, вызывает его деполяризацию, открывающую потенциалзависимые Ca2+- каналы. Ионы Ca2+ входят в клетку согласно электрохимическому градиенту, что активирует фосфорилирование синапсина и последующее ослабление связи везикул с цитоскелетом. Везикула перемещается к мембране. При контакте с мембраной происходитферментативное «плавление»ее стенки, а также активация белка синаптопорина, формирующего канал, через который происходит выход медиатора в синаптическую щель путем экзоцитоза. Выделение молекул медиатора пропорционально количеству поступившего туда Ca2+ в 4-й степени, т. е. имеется усиление сигнала. Выделение медиатора происходит квантами, каждый из которых содержит до 10 тыс. молекул. После поступления в синаптическую щель молекулы медиатора диффундируют к постсинаптической мембране и вступают во взаимодействие с ее рецепторами. Скорость диффузии молекул медиатора позволяет им пройти расстояние синаптической щели в течение 0,1 – 0,2 мс. Длительность действия медиатора на рецепторы равна около 1 мс, что гораздо меньше его периода полураспада. Это значит, что медиатор удаляется из синаптической щели. Удаление происходит путем диффузии в окружающее межклеточное вещество и разрушения эстеразой.

2. Преобразование химического сигнала обратно в электрический. Действие молекул медиатора на рецепторы приводит к открытию ионных каналов. Открытое состояние сохраняется 1мс, в течение которого через него проходит около 500000 ионов. Ток Na+ через канал превосходит ток К+, т. к. транспорту К+ противостоит электрический градиент. Формируется деполяризация, называемая возбуждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП). Высокая возбудимость в синапсах может поддерживаться путем спонтанного выделения из пресинаптической мембраны 1 - 2 квантов медиатора во время между импульсами. Кроме того существует неквантовая утечка медиатора, которая, по предположениям, оказывает трофическое влияние.

В нейронах ЦНС возникновение ВПСП связано также с транспортом Ca2+ . Кроме быстрых Na+ - потенциалов существуют медленные кальциевые. В телах некоторых нейронов ПД создается преимущественно за счет Ca2+, а в аксоне – главным образом за счет Na+.

Таким образом видно, какое важное значение в организме играет неравномерное распределение ионов. Потенциальная энергия химических и электрических градиентов велика и используется организмом далеко не только для информационной связи между отдельными частями организма и внешней средой. Эта энергия может переводиться в энергию химических связей, как например в процессах фотосинтеза и внутриклеточного дыхания, может использоваться для транспорта через мембрану других веществ (как, например, при всасывании питательныъх веществ в кишечнике, реабсорбции веществ в канальцах нефрона), регуляции параметров внутренней среды и многих других процессах.


Другое по теме:

Определение количества восстановленного глутатиона
Принцип метода основан на взаимодействии GSH с ДТНБК (5,5’-дитио-бис-2-нитробензойной кислотой) с образованием окрашенного в желтый цвет аниона 2-нитро-5-тиобензоата. Увеличение концентрации желтого аниона в ходе данной реакции регистриро ...

Химические факторы
Способность ряда химических веществ подавлять жизнедеятельность микроорганизмов зависит от концентрации химических веществ и времени контакта с микробом. Дезинфектанты и антисептики дают неспецифический микробицидный эффект. Бактерицидным ...

Биотехнология, генетическая и клеточная инженерия
Биотехнология — это сознательное производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов и биологических процессов. С незапамятных времен биотехнология применялась преимущественно в пищевой и легкой промышленн ...