Добрый день, уважаемые студенты! Мы начинаем курс дисциплины под названием «Нормальная физиология». Этот курс адресован всем студентам всех факультетов Самарского государственного медицинского университета в разной, естественно, плотности материала.
Я заведующий кафедрой физиологии с курсами безопасности, жизнедеятельности, медицины, катастроф. Мы с вами встречались на презентации, посвященной студенческой... студенческому научному кружку. Ну, вот теперь продолжаем уже вот в такой форме. Что ж, ты не переключаешься.
А, сори, сейчас переключается. Ну, физиология. Итак, что есть физиология?
Предмет называется нормальной физиологией, она наука физиология. Физиология это отрасль биомедицинских наук, которая занимается изучением функционирования живых организмов. В этом случае исследование фокусируется на понимании природы процессов, поддерживающих организм человека. И физиологические исследования, которые выполняются в этом направлении, естественно, касаются всех уровней человеческого организма, от системного до клеточного.
Ну и если говорить, что такое human physiology, то вы видите, это наука механических, физических и биомеханических функций нормального организма и ткани организма и даже органов. Ну а главное, что здесь нужно добавить, господа, это наука, которая изучает физиологические механизмы или механизмы функционирования. Вот, собственно, ответ на вопрос по окончании всего курса изучения физиологии предмета нормальной физиологии, господа, это как работают физиологические механизмы. Вот на экзаменах именно на это, так сказать, мы уже обращаем внимание.
Не констатацию каких-то там элементов разрозненных, а именно то, как работает сердце и как оно управляется. Как работает дыхание и как оно управляется. Это, собственно, и есть физиология.
Если на анатомии и гистологии, как и на морфологических дисциплинах, студенты изучают структуру, то на физиологии мы оживляем организм и видим, как работают все системы. Это, по сути дела, основа медицины вместе с биохимией. Анатомия и гистология тоже основа медицины.
Что изучают? Итак, физиология как наука изучает процессы и функции живого организма и механизмы их регуляции. Процесс, что такое? Это последовательная смена событий, приводящая к достижению какого-то определенного результата. Например, к увеличению артериального давления, к уровню объема крови, циркулирующего в организме и так далее.
Функция это какая-то специфическая деятельность, которая присуща какой-то клетке, какой-то... ткани, какому-то органу или какой-то системе, например, центральной нервной системы, системы кровообращения, системы дыхания, системы пищеварения, системы выделения и так далее. Мы не будем детализировать, что такое процесс на примере системы пищеварения, потому что вы обязательно с этим столкнетесь дальше, потому что у нас просто отдельные темы есть. Теперь перейдем на пояснительную часть.
Процессы и функции это, конечно, взаимосвязанные между собой события в организме, несомненно, но, тем не менее, регуляции могут быть, так сказать, разного уровня в этом случае. Не обращайте внимания на предыдущие вот эти моменты, касающиеся пищеварительной системы. Можно даже, так сказать, если вы как-то зафиксируете. эти слайды, то забудьте про них, я говорю про систему пищеварения. Условия нормальной жизнедеятельности.
Посмотрите, господа, процессы, которые происходят в организме и регулируются, это изучает физиология человека, обеспечивает какое-то постоянство внутренней среды. Вот это постоянство называется гомеостаз. Вообще-то точнее, наверное, здесь бы слово, две буквы добавить. Гомеостазис.
Этот гомеостазис. Представлено количество физиологических констант, о которых вы все прекрасно знаете. Температуру тела, ПАЖ, может быть меньше знаете, астматическое давление, может быть слышали.
Концентрация веществ в крови, догадывайтесь, что она несомненно есть. И вот эти физиологические константы характеризуют гомеостаз. И эти константы могут быть гибкими константами, то есть с широким диапазоном. И только тогда включается. Регуляция и жесткие константы с более узким диапазоном, и только тогда включается их регуляция.
Например, жесткая константа это уровень кальция в крови, а артериальное давление это достаточно широкая диапазонная константа. Те студенты, которые погрузятся в работу нашего студенческого научного кружка, пойдут еще дальше. Они обнаружат, что вот эти константы, которыми мы характеризуем гомеостазис, они практически не повторяются в виде какой-то строго заданной величины.
Они постоянно варьируют. И это варьирование, вот если бы мы с вами измерили частоту пульса 10, 15, 20 раз в минуту, вы бы вдруг обнаружили, что он никогда не является одной и той же величиной. Эта минута столько, эта минута столько и и т.д. Получается, что система регуляции, которая есть в нашем организме, которая контролирует физиологические константы, они работают хаотично. И самый здоровый организм тот, который имеет хаотические работающие функции.
Примерно 40-50 лет тому назад американский физиолог Джон Уэст и его коллеги опубликовали в American Science Journal свою концепцию о том, что здоровая функция человека... Много там, так сказать, в этой концепции было основополагающих идей изложено, но они задались вопросом, что такое здоровая функция. Что такое функция? Вот это самая функция. Что такое здоровая функция?
Как ее определить? Как же определить здоровье? Это вы можете прочитать. Там общепринятые в Всемирной Организации Здравоохранения понятия.
А что такое здоровая функция? И Джон Уэст придумали замечательное выражение. Здоровая функция это та, которая работает непредсказуемо. Если функция работает предсказуемо, то есть проблемы в организме, прежде всего революторные.
А вот когда человек… заболел, у него появились симптомы нарушения функции. Можно представить, сколько этапов проскочил человек, оказавшись, так сказать, на больничной койке. Когда-то у этого человека появились еще только нарушения в регуляции, он это не чувствовал, симптомов особых нет. Но немножко давление меняется, может быть, повышается, понижается.
Вообще-то в норме он может повышаться, понижаться без всяких проблем. А вот если он застрянет в области высоких величин или в области низких величин, а здесь проблема в регуляции. Вот эти новые подходы.
Итак, константы есть гибкие и жесткие. Выход констант за определенные для них пределы может быть несовместим в жизни. Добавим, если эти константы вышли на длительное время.
Ну, например, у человека может быть резкий подъем артериального давления. Да. Но если это долго удерживается, то будут большие проблемы.
А низкое артериальное давление, если долго, то тоже будут проблемы. А если низкий и тут же возврат к норме, то вы не заметите этого. Что включает регуляцию функций организма? Это неизолированная система от внешнего мира и постоянное действие возмущающих факторов внешней среды или раздражителей и, собственно, регулирует эти самые функции.
Есть и внутренние раздражающие факторы, и все вместе эти раздражители, естественно, отклоняют параметры гомеостаза за заданных значений. И для того, чтобы гомеостаз... Фульгофункционировал в том диапазоне физиологическом, о котором мы говорим, в пределах предмета нашей нормальной физиологии или вообще физиологии, естественно, есть механизмы регуляции.
Это и достигается путем регуляции. Что есть регуляция процессов и функций? Это изменение процесса, функции или изменение параметров процесса или функции под действием раздражителя. под действием раздражителей, направленные на поддержание гомеостаза.
То есть раздражители пытаются сместить гомеостаз в сторону суперчастоты сердцебиений, а механизмы регуляции этому не дают. Это приспособление функций или процесса к постоянно меняющимся условиям внешней среды с целью поддержания гомеостаза. Смотрите, изменения и регуляции этого процесса при текущих стимулах. И приспособление. Например, человек перемещается в высокогорье.
Приспособление необходимо. В этом случае происходят долговременные изменения в организме. Долговременно происходят изменения в гомеостазе. И в ответ на это организм реагирует соответствующими физиологическими ответами. А в какую сторону должен измениться процесс или функция?
Эти два события должны изменяться таким образом, чтобы нивелировать действия соответствующих раздражителей. Если раздражитель стремится увеличить какой-то показатель физиологический, то функция должна быть изменена таким образом, чтобы его снизить и наоборот. И является система то, что мы называем обратной связью.
И вот регулирующая система всегда стремится противодействовать тому, что происходит в данный момент в рабочей системе. И это принцип. отрицательной обратной связи. К предыдущему тексту вы уже почувствовали, если, так сказать, раздражитель, наличие какого-то события, которое будет определено. Вот оно определено в виде принципа отрицательной обратной связи, что если стимул смещает функцию или процесс, или их параметры в какую-то сторону, так сказать, в большую, то система регуляции возвращает их в сторону, так сказать, физиологической нормы.
В более низкий диапазон она возвращается через механизм регуляции опять сюда. Итак, принцип отрицательной обратной связи, доминирующий принцип регуляции процессов функций организма. Ну, пример. Отрицательная обратная связь в дыхательной системе.
Дыхательная система каждому челу хорошо известна. Ну, например. Итак, дыхательная система.
Физическая нагрузка, как тот раздражитель, который может изменить... содержание О2 и СО2 в крови. Ну, надо сказать, что физическая нагрузка, тяжелая физическая нагрузка, изменит вот эти два показателя.
А не любая. Легкая и средняя, вот эти два показателя не изменят так эффективно работать дыхательная система. Вот мы возьмем тяжелая физическая нагрузка.
Изменились эти показатели. Эти показатели измеряются рецепторами в организме, и это отражается на вентиляции легких. Естественно, на чем? на насыщение крови кислородом и в освобождении крови от углекислого газа. Стрелками показано, куда будет изменяться концентрация кислорода или углекислого газа при тяжелой физической нагрузке.
И все. И вентиляция легких начинает усиливаться. Для того, чтобы повернуть эту стрелку вверх, а эту стрелку... Например, не совсем вниз, а может быть вернуть к норме.
Регулирующий аппарат стремится противодействовать, или механизм стремится противодействовать тому, что в данный момент происходит в физиологической системе. Детекторы, которые воспринимают это отклонение, это сенсоры, это рецепторы. И мы с вами в физиологии, в предмете нормальной физиологии будем изучать... Целый раздел физиологии сенсорных систем.
Вот в этих сенсорных системах есть специальные детекторы, которые предназначены только для того, чтобы дыхательная система контролировала концентрацию О2 и СО2 в крови и в неклеточной жидкости мозга. Идем дальше. Положительная обратная связь. Кроме отрицательной обратной связи в системе регуляции существует и таковая.
Она усиливает процессы, происходящие в системе. То есть каждый раз процесс возрастает все больше и больше. Какой наиболее типичный пример?
Развитие фолликулов в яичниках женского организма. По ходу увеличения структуры. фолликула синтезируется большее количество женских половых гормонов или эстрогенов. Эстрогены стимулирующие влияют на развитие фолликулов.
Фолликулы развиваются дальше, эстрогенов больше, ну и т.д. Дело доходит до созревания фолликула. Присутствует в некоторых регулирующих механизмах. Вот механизм созревания фолликулов таковой, через положительную обратную связь, как пример. Цикл Ходжкина, это следующая лекция, тоже положительная обратная связь, когда проницаемость мембраны для ионов, она тоже усиливается по мере изменения заряда мембраны.
Заряд мембраны будет изменяться в сторону деполяризации, вы это, может быть, уже слышали из уст преподавателей на первых занятиях. То, естественно, каналов пропускающих соответствующие ионы, те же ионы натрия, их становится больше. Деполяризации больше, каналов больше.
Наконец, деполяризация такая, чтобы все каналы открылись. Вот вам еще один пример положительной обратной связи. Итак, предметы изучения физиологии это системы. Системы физиологические, системы дыхания, системы кровообращения, системы выделения, пищеварения, опорно-двигательного аппарата. И вот в этих всех системах везде функционирует то, что мы с вами доминант.
Преимущественно и, пожалуй, единственной порой является система отрицательной обратной связи, когда процесс притормаживается по мере того, как функция начинает усиливать свое физиологическое проявление. Сенсорная физиология со своими детекторами вмешается в это дело. Нервная система, эндокринная система подключится к такой системе регуляции. И что-то произойдет с этими органами, их функции, процессы, либо будут уменьшены до физиологической какой-то необходимой величины. Потому что если человек продолжает физическую активность, то к норме эти показатели гомеостаза не должны вернуться, они должны обеспечивать работу человеческого организма.
Поэтому это будет новый уровень регуляции, но тоже по механизму отрицательной обратной связи. Ну а в конце концов, если физическая активность, например, снижается, то все эти процессы по механизму обратной связи восстановят параметры гомеостаза до состояния покоя. И на нашей кафедре тогда бы уже появились на занятиях, например, в течение первой недели бы обязательно все студенты, так сказать, окажутся на первом занятии. Так вот, в конце коридора есть... Там большой-большой портрет, который изображает академика Павлова.
И над портретом там написана хорошая фраза. Не забудьте не только взглянуть на портрет Павлова. Уж кто только его не знает.
На планете Земля. Что был такой человек. Но выражение, конечно, могут никто и не знать. Но там написано замечательно.
Мы подобрали эту фразу. Только в том случае. Доктор, врач может вернуть физиологические процессы к норме, если он знает, как в норме они функционируют.
Передача информации в организме. Передача информации в организме, а любая обратная связь, если мы сюда вернемся, это вот эти стрелки, это передача информации. Передача информации усиливающей, уменьшающей, тормозящей, стимулирующей.
Это передача информации. Информационных процессов очень много в организме, и на нашем предмете физиологии мы с вами некоторые эти процессы базовые и освоим. И так посредством сигнальных молекул, растворенных в жидкости. средах это гормоны и метаболиты посредством электрического сигнала это более быстрый сигнал но если гормоны и метаболиты будут перемещаться в жидких средах либо путем диффузии это скорость вау как невысокая с помощью кровообращения это более высокая скорость а вот посредством электрического сигнала это конечно не 300 тысяч километров в секунду а несколько меньше и гораздо меньше но тем не менее это очень быстрый процесс электрические сигналы формируются в возбудимых тканях Вот эти возбудимые ткани и есть тема, первая тема нашего предмета, с которым студенты примерно на протяжении месяца, так сказать, работают. Возбудимыми тканями является нервная и мышечная система.
Почему их назвали так? Потому что они способны генерировать то, что называется электрический сигнал или потенциал действия. Вот все клетки, которые тоже живые. тоже реагируют на все, на стимулы разные, но их не отнесли к возбудимым, потому что они не нервные и не мышечные, и не генерируют вот этих самых потенциалов действия.
Хотя мембранный потенциал есть у любой цитоплазматической мембраны, но у проблем, но только лишь те клетки, которые генерируют потенциал действия, называются возбудимыми. Остальные нет. Запомните это. Вот связочка для возбудимых мембран.
Строение функции биологических мембран. Ну, наверное, большинство студентов из первого курса все-таки запомнили структуру биологических мембран. Структуру функций биологических мембран, таинственность их организации, продолжает все изучаться, изучаться и изучаться. Схемы различные предложены какие-то удивительные.
Вот этот бислой фосфолипидный, с которым вы наверняка уже в виде терминов ознакомились, реально вы по нему не гуляли и не знаете, что это такое. И никто этого не делал, только ученые с помощью специальной аппаратуры могут это видеть. Видите, следуйте и так далее. Вот этот фосфолипидный бислой. В книжках прочитаете, что куда ориентированы гидрофобные и гидрофильные элементы, но он весь заполнен вот этими удивительными символами.
Это белки. Это белки, так изобразили господа ученые. Вы видите, какие-то белки на поверхности находятся, и по цвету и по размеру они не проникают никуда, а какие-то белки проникают через всю мембрану.
И у каждого из этих белков есть функция. сверху, так сказать, расположены на внешней поверхности мембраны, белки выполняют свою какую-то функцию. Мы с вами на чем сосредоточились?
Вот, понимаете, на информационной передаче сигналов в организме. Так вот, мембрана как раз и предназначена для того, чтобы информация каким-то образом проходила из внешней среды относительно клетки в ее внутреннюю среду и изменяла ее жизнедеятельность. Ну, такой схема, живите свеженькие.
Начали ревью с молекулярной клеточной биологии, том 18-й, 17-й год. Можете зафиксировать, найти этот журнал, эти картинки скачать для своего понимания, для своего изучения. Что особенного? Что особенного относительно простой биологии мембран, которая была когда-то?
Когда-то, что биологическая структура мембраны... содержит вот такие удивительные плоты, липидные рафты. Липидные рафты, собственно, это то место, где сосредоточены все молекулярные структуры и события, через которые информация передается на клетку из внешней среды.
Запомните, пожалуйста, липидные рафты, это как раз те компоненты, через которые передаются. Передается информация из внешней среды. И через эти же участки мембран клетка взаимодействует. с внешней средой.
Дело в том, что те каналы, о которых вы будете... говорить на первых же занятиях, те каналы, которые генерируют электрические сигналы, те каналы, через которые клетка реагирует на внешний стимул, транспортирует вещества через мембрану и так далее. Эти все элементы сосредоточены в том месте, которое называется липидный рал. Поэтому, отвечая на вопрос, что такое строение функций биологической мембраны, те студенты, которые без химии, или не дочитали чего-то, или не послушали, по крайней мере, эту лекцию, они точно скажут, что это фосфолипидный слой, в нем есть белки интегральные, периферические белки, периферические выполняют вот такую функцию интегральную, такую-то функцию, и все, и замолкают на этом.
Значит, складывается впечатление, что студентам таким, в общем-то, не удалось понять, что мембрана... не дырявая конструкция, через которую сигналы идут в любом месте, куда бы они ни пришли. А она такая молекулярная конструкция, через которую липидный рафт, через который этот процесс только может идти.
И липидный рафт по-своему организован. Он очень сложная, конструктивно организованная система. Достаточно, может быть, не последнего года, но это...
Это свежие данные, и во многих учебниках нет вот таких представлений о роли липидных рафтов в функционировании клеток. Обязательно на этом остановите свое внимание. Различные формы триглицеридов и фосфолипидов формируют, создают и функционируют в клетке. Это гликолипиды, фосфолипиды, сфинколипиды.
Мы не расшифровываем всю структуру каждого из них. Пожалуйста, СМЭ, биохимию. Поэтому эти два предмета на втором курсе идут параллельно друг к другу. Мы говорим о том, как функционирует система. А биохимия рассказывает, какие участники этих событий с точки зрения молекулярной структуры.
Это мы пропустим. Учитывая, что мы с вами начали, помните, с чего разговор? С того, что в организме существует система гомеостаза.
Система гомеостаза это как бы общее понятие, которое, так сказать, вот как... карта покрывает всю планету Земля, ну а внутри вот этой карты существуют какие-то еще события. Вот мы с вами коснулись внутренней части вот этого, этой организации.
Это какой-то клетки. И указали, что клеточная мембрана, и договорились, что клеточная мембрана с ее фосфолипидным слоем, она организована таким образом, что жизнедеятельность ее обеспечивается через вот такую молекулярную конструкцию, фосфолипидную, как липидные рафты, включая вот такие компоненты. Поскольку функционированием липидных рафт... клеточной мембраны, зависит от того, насколько идет обмен этой молекулярной структуры, то есть понятие липидного дисбаланса и патологий, связанных с заболеваниями, обусловленными всеми этими событиями.
Онкология, нейрологические какие-то нарушения, метаболические нарушения, иммунологические нарушения. Они в значительной степени связаны с имбалансом липидных систем в происхождении патологии человека. Поэтому знание структуры мембраны очень важно для того, чтобы дальше понимать, на чем же строится развитие патогенеза различных заболеваний. Поэтому физиология как наука.
можно подчеркнуть, является базовой для медицины, поскольку функционирование от молекулярных систем до клеточных, органных и организменных у��овней, оно обязательно, скажем, проявляется в той или иной патологии. Причины, конечно, самые различные. Мы с вами договорились, что плазменная мембрана состоит из фосфолипидного слоя, периферические структуры имеются, которые организуют взаимодействие. Вот эта мембрана, еще раз давайте обратим на нее внимание, с этими символами различных белков, которые пронизывают каналы, белки интегративные, которые пронизывают интегральные.
прощение, пронизывает всю мембрану, и периферические белки, которые не пронизывают всю мембрану. Есть еще очень важная гликокаликсная конструкция на поверхности мембраны, через которую тоже обеспечиваются различные... процесса жизнедеятельности клетки, ее взаимодействия с окружающими клетками. Вот это условие мы особенно не касаемся. Физиология, вот здесь уровень регуляции, он не системный, ну может быть он и системный, но физиология еще не дошла до того уровня знаний, чтобы на студенческий уровень.
Вот этот материал представить как необходимый. Вот мы обратим внимание только на эту часть клеточной мембраны, на то, как она организована и так далее. Клеточный цитоскелет клетки очень важен для того, что мы называем мобильностью и эффектом на клеточную подвижность. То есть клетки весьма подвижные конструкции.
благодаря этому цитоскелетону и вот этот цитоскелет клетки может быть знаете как жизненно важно представлен вот эритроцит уж кто только не знает что есть эритроцит красная кровяная клетка крови видит двояковую обмотку диска эта клетка дисками и все но смотрите капилляр примерно 3 микрометра диаметре А эритроцит в среднем размере 6-7 микрометров. Но вам придется признать, что при движении крови через капилляр, эритроцит должен вытянуться, иначе он просто не пройдет через капилляр. Вау!
Смотрите, он вытянулся, прошел через капилляр, вышел в более обширный сосуд. Что функции цитоскелета? Вернуть ему предыдущую форму. Он шел с такой формой до капилляра, доставлялся до капилляра, а дальше... вытянулся и давление его прокачало через капилляры, дальше цитоскелет опять его вернул в исходную двояково-огнутую форму.
Так вот, когда цитоскелет у эритроцита начинает, как человек старый, скрипеть своими суставами, вот такой эритроцит, можно сказать, доживает свою физиологическую жизнь. В среднем продолжает жизнь эритроцита 90-120 дней, и таким образом... Как только цитоскелет этого ретроцита не проходит через капилляры ретикулонодетелиальной системы, ну что с таким ретроцитом нужно делать? Его нужно демонтировать, он не обеспечит жизнедеятельность организма.
И на гистологии вы будете изучать эту ретикулонодетелиальную систему. Органы, процессинги, которые идут в эту систему, и вы поймете, что как только цитоскелет клетки становится никудышным, его такая клетка нужна. убирать. На примере эритроцитов я вам это сказал.
Как он может вести себя по своей гибкости цитоскелет клетки? Ну вот тоже запомнилась одна демонстрация движения крови в мелких сосудах как-то в военно-медицинской академии, будучи в гостях на кафедре медицинской физики, нам демонстрировали такой фильм, прижизненная съемка движения эритроцитов. И эритроцит некий попал на развилку сосудов, то есть он своей центральной частью влетел, как говорится, в этот мыс, разделяющий сосуд, и повис на этом месте, как, например, мешок, который чел несет через плечо.
Часть мешка с содержимым здесь, с этой стороны плеча, а часть мешка там, а на плече только узкая перемычка этого мешка. Вот так примерно эритроцит висел на этом месте. Разветвление потом скоростью кровотока его сбило об один из сосудов и он исчез с поля зрения. Это очень гибкая система.
И цитоскелет любой клетки, движущийся особенно в крови, он очень подвижный. И его состояние принципиально важно для того, чтобы клетка жила и выполняла свою функцию. Итак, липидные рафты, о которых мы говорили раньше, или домены, липидные рафтные домены или плоты, они весьма небольшого размера, с высокой динамичностью, и они могут перемещаться по плазменной мембране.
Представляете, да, то есть он появился, этот плот, и плывет как плот, не случайно, по реке, не случайно такое название дано. Если этот плод воспринимает химические сигналы, то сами понимаете прекрасно, что клетки не важны. В этом месте находится этот плод или переместился на соседний участок мембраны, он все равно будет воспринимать из внешней среды гуморальные какие-то стимулы.
В итоге всего. Организован специфическим образом, имеет периферические белки. на поверхности интегральные белки, пронизывающие фосфолипидный слой, о котором мы с вами уже говорили не раз.
Для того, чтобы понимать, как функционирует клеточная мембрана, как она устроена, имеется соответствующая технология исследования доменной организации мембранной состава, ее функции. На предмете физиологии мы не... Изучаем эти события, не изучаем методы, ну и так далее. Может быть на кафедре биохимии вам об этом скажут по программе, может быть на биологии, но это выходит за пределы нашей программы.
Эти домены могут быть разной размерности. Этот момент тоже нужно, господа студенты, зафиксировать. Вот эти тексты можете для себя каким-то образом...
Вот эта визуальная часть очень важна. Эти домены разные, могут быть изолированные, небольшой функции, взаимодействующие, взаимосвязанные между собой, ну и целые рафтовые платформы. И вот то, что зеленым показано, это не рафтовая часть мембраны. И вот это все не рафтовая часть. И, пожалуйста, не имейте представления о том, что вот в этой части, в любой части мембраны может выполнять.
Те функции, которые приписаны, те, которые уже изучены, известны, сформулированы как функции мембран клеток. Функции клеточной мембраны связаны с этими красными нарафтовыми участками. Все эти события регулируются.
Это очень сложный молекулярный процессинг, мы его также не изучаем. Это липидно-липидные взаимодействия, липидно-белковые взаимодействия, как здесь написано, разные организации этих конструкций и так далее. Обратите просто визуально на этот момент внимание, не больше, мы это не изучаем. Это не предмет нашей физиологии, поэтому... А функции, вот на этом давайте остановимся.
Клеточные функции липидных рафтов. Давайте постепенно. A, B, так сказать, увеличение концентрации сигнальных молекул.
Итак, функция... липидных рафтов, увеличение концентрации сигнальных молекул. Что есть сигнальные молекулы?
Ну вот это рафтовая область. Здесь количество сигнальных молекул может, так сказать, нарастать в зависимости от того, насколько функционирует клетка. Индукция конформационных каких-то изменений, которые происходят в клетке, тоже область рафтовой функции. Иммунный сигналинг тоже связан с рафтовой областью.
И основные патогенные взаимодействия, которые осуществляются с клеткой хозяина, это тоже место, где рафт функционирует. Увеличение концентрации сигнальных молекул это было. Это я просто, если здесь вот так вот все сконцентрировано, то здесь, пожалуйста, конформационные изменения, это некий повтор, это иммунный сигнал.
это взаимодействие с патогенами вместо рафта. Ну и естественно эти места, что они конечно создаются эти места и эти области очень важны для того, чтобы происходило кластерирование рафтов. Можете зафиксировать какой-то первоисточник, на котором можете потом более углубленно освоить этот нюанс.
Ну вот, собственно говоря, такая некая исходная вводная часть. Вот традиционные представления о строении мембраны, белки. И тут мы, как говорится, на этом не останавливаемся.
Вы это наверняка... Уже сталкиваюсь на биологии. При обладании липидов определяет общие свойства мембраны, гипотрофобность, текучесть. Белки мембраны, они подразделяются на интегральные.
После первого занятия обязательно об этом речь пойдет. связаны с липидными бран некоторые полностью проникли пересекает липидные без слой транс мембранные белки какие-то нет функции рецепторные транспортные и ферментные интегральных белков И, естественно, межклеточные контакты. Ну, схематизировано вот так можно, еще раз более в обобъемном виде, на это посмотреть внутриклеточное пространство, внеклеточная жидкость, трансмембранные белки и положение периферических белков, общий концепт, не больше, господа.
Ну и какой-то там белок, который функционирует как канал, через который нечто проникает через мембрану. Периферические белки. белки не имеет химической связи с липидами можно отмыть с помощью буферных растворов или комплексообразующими соединениями функция формирование цитоскелета связи клеточным а и связь с неклеточным матриксом свои белки которые выполняют все эти функции они здесь указаны Если вы их забудете, не принципиально.
Функция цитоплазматической мембраны это, конечно, ограничивать клетку от окружающего пространства, как государство, свое транспорт веществ в клетку и из клетки, место протекания большинства биохимических процессов, рецепции, сигнализации, которые подразумевают восприятие сигналов извне, преобразование в команды, которые будут регулировать внутриклеточные процессы. Транспорт веществ через клеточную мембрану. Какие силы способствуют перемещению веществ через мембрану? Я думаю, что на биофизике мембраны клетки вы об этом уже говорили. Это какие-то градиенты концентрации веществ.
Когда запас этой энергии концентрационной при низком или высоком градиенте вызывает соответствующее движение веществ через мембрану, как здесь изображено схематически. Виды трансмембранного транспорта. Ну вот так.
Пассивный транспорт по градиенту концентрации без затрат ТТФ, дополнительная энергия. Это диффузия и осмос. И активный транспорт против градиента концентрации затратами энергии, конечно.
И здесь вы по окончании вот этого раздела нормальной физиологии, физиологии нервно-мышечной системы, Вы освоите, что такое первично активный транспорт и вторично активный транспорт веществ. Первый базовый, а второй существует за счет функции первичного. На примере разных систем мы с вами освоим вот этот вид транспорта, а на примере нейрономичной физиологии мы с вами освоим знания о первичном активном транспорте веществ. Но, ребята, эту схему мы не будем смотреть.
Я думаю, что вы уже... такого уровня информационного, что такие картинки для вас скучны. Диффузия через мембрану, мембрана должна как-то пропускать эти вещества.
Закон диффузии фига, запомните, это очень важный закон. И концентрационные различия между правой и левой стороной приводят к движению вещества через и количество вещества, которое... По закону Фика, конец 19 века, который будет перемещаться через мембрану, догадайтесь от чего зависит.
Вот если мембрана вот такой, так сказать, плоскости, площади, то это одно будет количество вещества, а если вот такой площади, то, естественно, другое. Представьте, легкие с квадратными метрами мембран полупроницаемых, вот они обеспечивают движение О2 и СО2 через эту мембрану альвеолярно-капиллярную в таком огромном пространстве. Потеря этого пространства катастрофична.
Естественно, вы должны догадаться, что вот этот путь, он разный по L, по длине. Он может быть, условно скажем, вот такой длиней тонко изображен, а может быть изображен толстой линией. Тогда количество вещества, которое будет диффундироваться в этих средах, будет разное.
Ну, например, альвеллярная капиллярная мембрана человека-курильщика на протяжении многих-многих лет. Стабильное выкуривание какого-то количества сигарет приводит к тому, что это мембрана утолщается. И при соответствующей концентрации О2 в области альболярного пространства в крови окажется мало. Не достаточное количество, а мало количество кислорода. Поэтому курильщики будут с годами все хуже, хуже, хуже, хуже иметь, так сказать, дыхательную функцию.
Это градиент концентрации. Ну, астматические события вам тоже, мне кажется, должны быть известны с первого курса вашего обучения. Вряд ли стоит повторяться, господа.
Но понятие астматическое давление важное понятие для физиологии. Дело в том, что величина гидростатического давления, которое нужно приложить, чтобы воспрепятствовать астматическому давлению крови, это и есть движение молекулы-растворителя, это и есть астматическое давление. А в крови много факторов, которые создают...
вот эту самую величину и движение жидкости между компонентами организма, иногда их называют компартментами организма. Это прежде всего хлорид натрия, ионы натрия и белки плазмы крови, которые создают коллоидно-осматическое давление, и суммарно оно и перемещает жидкость в воду между этими средами. В системе.
В физиологии крови мы подробно об этом переговорим. Величина осматического давления зависит от концентрации осматических частиц и называется осмолярностью. Осмолярность. А основная функция, присущая для создания осмолярности, это, конечно, ион натрия. Растворы, осматическое давление которых равно осматическому давлению...
какого-то данного раствора, называется изотоническими. Ну, например, мы к человеку возвращаемся. Физиологические растворы, которые имеют осматическое давление равное осматическому давлению плазмы крови, называются изотоническими.
Итак, растворы. Помните? 0,9% хлорид натрия.
Самое популярное вещество, которое используется в медицине. Переливается 7 миллиардов... население какое количество людей там лечится в данный момент не знаем но может посчитать конечно посмотреть в статистику в интернете к примерно какое количество людей в настоящее время находится на излечении большинству из них как раз применяют эти растворы но они обязательно должны быть такими господа скажем все дружно изотоническими иначе мы нарушим внутреннюю среду организма Для клеточек человека изотоническим является 0,9% раствор хлорида натрия. Самое популярное, самое выписываемое вещество в медицине. К чему же приведет осматическое давление, если раствор будет не изотоническим?
Вот пример картинки, где изображены эритроциты. Двояко вопнуты такие клетки и так далее. Если эритроцит поместить в гипертонический раствор, то вода из него уходит. Как показано здесь стрелкой, ну вот что-то будет такое. А если это раствор гипотонический, что же тоже произойдет?
Клетки начинают накапливать воду и разрушаются. У нас был такой анекдотичный момент на физиологии крови. У нас есть тема, простенькая тема, подсчет количество ретроцитов в единице объема крови.
Так вот, студентам выдали... для проведения такого раствора, вот такой гипотонический раствор, вместо гипертонического, потому что там для подсчета нужны такие сжатые ретроциты, чтобы оптические их свойства повысились относительно нормы. Так вот, вместо 3% раствора хлорида натрия мы дали 0,3.
Вы представляете, что это такое, да? Если 0,9% изотонический, и в этом растворе эритроцит тебя чувствует как бы комфортно, то выдав в раствор гипотонический, лаборанты ошиблись, они выдали на все группы, которые проходили в этот день, именно такой раствор. Нужно было подсчитать количество эритроцитов соответствующей методикой. Занятие заканчивалось, студенты докладывали.
Там в пробе крови находится столько-то ретроцита, а у вас столько-то, а у вас столько-то. И вдруг это, так сказать, удивило. А что разная-то величина, ребята, у вас?
Кровь-то вам дали примерно один и тот же образец из, так сказать, той массы, которая была ретроцитарной массой. Заглянул в объектив микроскопа, преподаватели поняли, что там нет ретроцитов. Что считали студенты?
Тайна. Так и осталось тайно, все весело посмеялись, поняв, что студентам был предложен раствор гемолизированных ретроцитов, которые никак не могли быть подсчитаны. Вот, это смерть ретроцитов, господа.
Гипотонический раствор в клетках гемолиза ретроцитов. Вот новый термин. Плазмолиз, гемолиз.
Новые слова, новые слова. Асмотическое давление и клинические аспекты естественно важны, потому что отеки, когда у человека воспаление какое-то или еще что-то увеличение локальное на ткани, вы должны соображать, что там что-то произошло с асмотическим давлением. Но когда вы закончите медиа-университет и станете врачами, вы научитесь это все исправлять.
Облегченная диффузия, пассивный транспорт. по градиентной концентрации без затраты энергии. Вещество в этом случае помогает пройти через мембрану белок-переносчик. Вот так, не просто так пассивно, но белок-переносчик осуществляет такую функцию. Облегченная диффузия, схемаж этой диффузии.
Но в данном случае неудачный пример, потому что глюкоза транспортируется вторично активным транспортом. Это славить неправильно. Вот теперь то, что нам очень важно. Первичный активный транспорт. Вещество перемещается против градиента концентрации.
И для этого нужно то, что называется АТФ. Транспортные системы, которые обладают такой способностью, называются АТФ-фазами. Натрий-калевая АТФ-фаза и кальциевая АТФ-фаза.
Эти ключевые АТФ-фазы создают жизнедеятельность всех клеток организма. Миллиарды и миллиарды клеток работают с утилизацией вот этих всех механизмов. Перемещается одно или несколько веществ, то есть вещества, контранспорт или унипорт.
Первичный активный транспорт. Пожалуйста, запомните, сколько ионов калия, сколько ионов натрия на одну молекулу ЭТФ приходится. Рассчитали, господа ученые.
Ну, может быть, как говорится, для знания глобальной медицины это ничто. Но уж какая-то константа, но важная, пусть останется в вашей памяти. Смотрите, калий, сколько перемещается внутрь клетки в цитоплазму, и натрий выводится за клеточную на одну молекулу АТФ. Постоянно функционирующая система.
Постоянно функционирующая система. Первичный активный транспорт. Вторичный активный транспорт.
В этом случае перемещается... Вещество перемещается против градиента концентрации, но для этого используется энергия, запасенная предыдущим механизмом. И это всегда однонаправленный процесс.
И вот всасывание в кишечнике это типичный пример вторично-активного транспорта, потому что на этой схеме не хватало… Вот на этой схеме, в которой, ребята, не очень-то… Вот здесь не хватает кромогликоза, еще одного события, здесь ион натрий тоже присоединится, тогда это будет типичный… Вторичный активный транспорт. Но эти моменты, почитав учебник, вы это все запомните. Итак, вторичный активный транспорт мы назвали термином симпорт-антипорт. И вот вторичный активный транспорт, всасывание глюкозы в кишечнике, и вообще всасывание веществ в кишечнике, это всегда событие вторичного активного транспорта. Вы видите, и он натрий должен найти свое место на таком белке-транспортере.
И тогда только соединяется с этим белком, транспортером глюкозы. Вот без этого фактора этот фактор не сможет соединиться с соответствующим местом. Транспортируется внутрь клетки натрий потом. Куда денется? Давайте посмотрим, вернемся к этой схеме.
Куда же денется натрий? Натрий вернется. Натрий будет выведен за пределы клетки. А глюкоза?
А глюкоза куда пойдет? А глюкоза дальше будет всасываться. транспортируется дальше в кровь. Это глюкоза.
Здесь о здоровом образе жизни сразу можно сказать ремарку. Вот таких белков транспортеров вторично активных в кишечнике у каждого человека какое-то свое количество. И если человек много ест глюкозы, и все транспортеры заняты транспортом, все занято, а тут глюкозы еще, так сказать, целое море, куда же она денется? Она просто-напросто покинет организм.
и не будут всасываться. Почему же тогда так все боятся углеводной пищи? Если у человека транспортных белков такого типа, какое-то определенное количество, и если оно вот такое, какое дано этому человеку, оно не должно приводить к какому-то излишнему весу, из-за того, что там глюкоза появляется.
Мы должны здесь ответ дать однозначный, что это количество глюкозы. которая поступает в организм, не утилизируйте, потому что человеческий организм ведет пассивный образ жизни. Вот и все. Если человек будет вести здоровый, физически активный образ жизни, то, естественно, лишнего веса у него не должно быть.
Вот это задача жизненная важная. Так, мембрана гидрофобная. Еще одно представление. И свободно через нее проходят вещества, которые растворяются в липиды.
Это гормоны, это недисцированные жирные кислоты, это неполярные молекулы. Ну вот видите, СО2, О2, о которых мы очень много будем говорить дальше по теме. Большинство органических молекул содержат ионизированный остаток фосфорной кислоты и не проходят через мембраны.
Мелкие ионизированные полярные молекулы перемещаются с помощью гидрофильных гуковых структур канала перегоночников. То, о чем мы с вами сказали. Вода полярная молекула, но она свободно проходит через мембрану, потому что еще у нее есть вот такие компоненты, как акбопарины, водные каналы мембран. Мелкие размеры молекул позволяют проходить по движенности липидов в какой-то степени. Суетливость липидов позволяет этой проникать в воде.
Но основные пути это все-таки каналы аквапарины. Они разные, их несколько типов в организме. И Нобелевская премия в области химии за 2003 год была присуждена вот этим замечательным в свое время ученым Питеру Эгру и Родерику Макенону за открытие водных каналов, за изучение структуры механических свойств водных каналов.
В общем, за исследованием свойств канала клеточной мембраны, ребята, поработали. Ну, это через аквапарин, и мы с вами, ребята, не рассматриваем это событие. Время придет.
Рассмотрим молекулярные организации и принцип работы ионных каналов. За открытие в области работы отдельных ионных каналов тоже Нобелевская премия в области физиологии и медицины была. Эрвин Нейр и Берт Сакман сделали свое дело и остались как гениальными людьми в истории человечества.
Но этих людей мы уже видели. Это тоже мы с вами видели. Строение ионных каналов. И на этой интегральной трансмембране, остановимся только на этом, строении ионного канала.
Эта интегральная трансмембрана белок состоит из нескольких субъединиц, как правило, пять. Каждая субъединица это белковая альфа-спираль, многократно пересекающая толщу мембраны. Вот одна субъединица, вот, например, одна субъединица, вот она много раз в ней конструктивно вложена, такие белковые спирали. Субъединиться на три канала, развернутые, естественно, вместе.
Это канал вот такого типа. Строение ионного канала. У него есть устье, у него есть фильтр, у него есть центральный упор и есть ворота. Итак, смотрим, где. Трехмерные модели ионного канала, соответствующие методы, с помощью которых это изучается и строится.
Где находится фильтр, где находится мембрана, где находится ворота. Вот, естественно, мембрана, господа, вот ее точки. Мембрана это интегральный белок. Состояние ионных каналов. Наиболее обширное состояние это открытое состояние, всеобщее.
Открытое, если открывается канал. Закрытое состояние всеобщее. Если канал находится в закрытом состоянии, движение ионов невозможно.
А здесь да. Пассивная диффузия ионов через открытый канал. Движение ионов невозможно, канал может перейти в открытое состояние под действием какого-то раздражителя.
И инактивированные состояния канала, это особый канал, не все каналы обладают, например, натриевый канал обладает таким свойством, через какое-то время после открытия канал инактивируется и снова движение ионов через него невозможно. И через какое-то время он инактивируется и движение снова невозможно. нельзя открыть адекватное раздражительное действие в этом случае. То есть канал должен быть в каком состоянии?
Вот такое. Ну и соответственно схема, которая объясняет все эти события. Закрытое состояние канала, пожалуйста, М ворота канала закрытое, открытое состояние канала, натрий проникает, и инактивированное состояние канала, когда H ворота, так сказать, перекрывает движение ионов.
Нужно вернуться к этому. к закрытому состоянию канала, то есть H-ворота должны открыться, M-ворота должны закрыться. И все эти события, открыться, закрыться, открыться и закрыться, управляется зарядом мембранный.
Запомните, пожалуйста. Виды ионных каналов, селективные и не селективные. Селективность определяется соотношением размера поры, размера иона, его гидратной оболочки, зарядом.
Ион с зарядом канала, селективные каналы калий, хлор, кальций, неселективные каналы это катионные. Вид ионных каналов управляемые, воротные, неуправляемые, каналы утечки, каналы покоя. Неуправляемые каналы открываются без всяких внешних факторов, их какое-то количество на этих неуправляемых каналах.
Ну, например, ионы канала для кальций, клетки, вот они относятся к такому типу. Естественно, они не доминируют по количеству, они соотнесены с функцией клетки. И управляемые каналы, которые в покое закрыты, которые, как вы теперь знаете, открываются, если на них воздействует нечто.
А после открытия и закрытия канал, процессы все это, это конформационные изменения белков этого канала под влиянием заряда мембран, если это потенциал чувствительной каналы. И поэтому по способу управления воротные каналы подразделяются на потенциал зависимые, то есть в зависимости от заряда мембраны состояние канала открыто-закрыто, инактивирован. Легант зависимые, это значит, какие-то молекулы управляют таким каналом, и механочувствительные, то есть механочувствительные каналы, когда мембрана растягивается, и в этом случае канал открывается. Порог растяжения должен быть и так далее. Канал открывается и закрывается при изменении заряда мембраны или мембранного потенциала.
Я вам об этом уже говорил. И в структуре канала всегда есть сенсор напряжения, который, собственно, на это реагирует. Открывается при... легандзависимый ионный канал открывается при присоединении сигнальной молекулы. По ученым это называется леганды.
И вот схематизирует этот процессор. Мембраны могут активироваться как снаружи, если мы представляем, что здесь внешняя сторона мембраны, так и с внутренней стороны мембраны, если там есть соответствующий рецептор. Механо-чувствительный канал открывается и закрывается в ответ на растяжение мембраны. Например, характерно для цитоплазматической мембраны гладких мышц миоцитов.
Ионные каналы мишени для действия токсинов и лекарств. Потенциал зависимый ионные каналы могут быть заблокированы соответствующими природными веществами либо искусственными, те же местные анестетики, используемые в медицине. Калий, потенциал зависимый калию и канала также блокируется и, так сказать, от неработающей системы добычи для такого. носители таких каналов. Итак, токсины.
Бог с ними. Генетические дефекты ионных каналов. Канал апатии, пожалуйста, запомните.
Канал апатии хлорных каналов, канал апатии натриевых каналов, канал апатии кальциевых каналов. Это генетические события, неудачные встречи мужчин и женщин, приводят к тому, что какие-то факторы В периоде развития плода могут привести к сбою в формировании каналов. Вот родится человек с такими какими-то вариантами канала потеи. Рецепторные сигнальные функции мембраны.
Способы передачи сигнала внутрь клетки. Сигнальный молекул непосредственно проникает внутрь клетки. Гормоны. Сигнальный молекул не может пройти в клетку и связываться с рецептором. На мембране открываются соответствующие каналы или через систему вторичных посредников клетка также будет управляться.
И так, либо проходит внутрь клетки компонент и управляет такой клеткой через свои рецепторные пути, либо связывается с рецепторами мембраны, открывая каналы, и активирует затем систему вторичных посредников. Вторичные посредники, самобиохимия, господа студенты, большинство вторичных посредников активируется, образуется при активации системы ЖБЛК, тоже Нобелевская премия за открытие этой системы. Вот как раз об этом речь. Нобелевская премия в области физиологии за 1994 год, Альфред Гелман и Мартин Ротболл за открытие ЖБЛК и его роли в передаче сигналов в клетке.
Все общий процессинг, ну естественно, не сами открыли, лично. Те коллективы, которые они возглавляли, те публикации, которые они сделали в мировых источниках, журналах, привели к пониманию, что сделали эти люди. Итак, механизм работы G-белка на этой схеме представлен. Как видите, белая полоса это мембрана, двойной фосфолипидный слой. Дальше G-белок, так скажем, здесь есть рецепторный белок и связанный с ней G-белок со своими субъединицами.
Но здесь фермент, который необходим для работы этой системы. Что получается? При взаимодействии с рецептором субъединица альфа отделяется, от G-белка соединяется с ферментом фермент.
Белок активирован в соли, следующий шаг. Присоединение леганда вызывает замену ГТФ на ГТФ, диссоциация желбелка, изменение активности фермента. Гидролиз ГТФ и диссоциация фермента вызывает активацию желбелка. И вот этот цикл приводит к тому, что система желбелка активирует целый ряд посредников. Посредники.
Последствия активации системы Ж-белка. Сори. Сори. Вот так. Проскочил.
Результат активации Ж-белка. Активация и нанктивация мембранного фермента. Фермент катализирует образование вторичных посредников. Вторичные посредники изменяют активность клеточных белков ферментов, изменяют активность ионных каналов. Легант управляемый, канал с внутренней активацией.
Итак, вторичные посредники, о которых вы будете кое-что изучать или хорошо изучать материал на биохимии, это циклический МФ, циклический ГМФ, энзитол, трифосфат и диацилглицерол, ионокальция. Ионокальция, вторичный посредник. И через них все сигнальные события совершаются уже внутри клетки.
Нобелевская премия в области физиологии и медицины Эллор Сазерленда была за открытие механизмов действия гормонов. Впервые бы доказал, что действие гормона на клетку приводит к активации аденилатциклазы и увеличению содержания клетки ЦАМФ. Только в 1994 году была присуждена Нобелевская премия.
За открытие Ж-белка и описание механизмов его функционирования. Нехило, да? В 1971 год уже, так сказать, механизм был открыт, а вот как он срабатывал, была великой тайной. Вот ее открыли. Ну, места функционирования этого Ж-белка, мы не будем на этом останавливаться, господа, бог с ним.
Ж-белок мишень для действия токсинов. Для действия, естественно, не только токсинов, но и... фарм препаратов.
Роберт Кох обнаружил возбудителя холеры, а в 1994 году Гилман и Рокк были на Нобелевской премии в области физиологии и медицины механизм тактического действия холерного приема через жебелок. Помните эти фотографии этих ученых об открытии жебелка. Ну естественно, та патология, которая возникает во время холеры, будет рассматривать на соответствующей капитале. То есть каналы это очень важная мишень.
Мишень для здоровья, мишень для лечения, мишень для нападения. Спасибо за внимание. Вопросы? Вопросов нет. На этом мы заканчиваем лекцию.
До свидания.