Почему в нервно-мышечном препарате утомление раньше всего развивается в синапсе?

Утомление в первую очередь развивается в области мионеврального синапса нервно-мышечного препарата лягушки, что связывают с истощением запасов медиатора в терминали нервного волокна. Кроме того, если сравнить лабильность различных образований нервно-мышечного препарата, то окажется, что функциональная подвижность мионеврального синапса самая низкая (рис. 69). В связи с этим в синапсе быстрее наступает утомление, как в структуре с более низкой лабильностью.

Задача 1 Известно, что Na+, K+ АТФаза – интегральный мембранный фермент, основная функция которого заключается в поддержании трансмембранных градиентов Na+ и K+ за счет их активного транспорта. Фазы потенциала действия нервного волокна (быстрая деполяризация и реполяризация) возникают вследствие движения ионов натрия и калия вдоль концентрационных градиентов. В эксперименте на нерв подействовали уабаином – веществом, подавляющим активность АТФазы. Затем проводили ритмическое раздражение нерва и регистрировали импульсную активность.

1. Опишите структурно-функциональные характеристики нервных волокон и проведение возбуждения по ним.

Нервные волокна (отростки нервных клеток) выполняют специализированную функцию проведение нервных импульсов. По морфологическому признаку нервные волокна делятся на миелиновые (покрытые миелиновой оболочкой) и безмиелиновые. Нервные волокна формируют нерв или нервный ствол, состоящий из большого числа нервных волокон, заключенных в соединительнотканную оболочку. В состав нерва входят миелиновые и безмиелиновые волокна. Нервные волокна, проводящие возбуждение от рецепторов в ЦНС, называются афферентными, а волокна, проводящие возбуждение от I {НС к исполнительным органам, называются эфферентными. Нервы состоят из афферентных и эфферентных волокон. Нервное волокно обладает следующими физиологическими свойствами: возбудимостью, проводимостью, лабильностью. Проведение возбуждения по нервным волокнам осуществляется в соответствии с определенными законами.

Закон двустороннего проведения возбуждения. Возбуждение по нерв ному волокну распространяется в обе стороны от места его возникновения, т. е. центростремительно и центробежно. Это можно доказать, если на нервное волокно наложить регистрирующие электроды на некотором расстоянии друг от друга, а между ними нанести раздражение. Возбуждение зафиксируют электроды, расположенные по обе стороны от места раздражения.

Закон анатомической и физиологической целостности. Проведение возбуждения по нервному волокну возможно лишь в том случае, если сохранена его физиологическая и, тем более, анатомическая целостность. Различные факторы (наркотические вещества, охлаждение, перевязка), действующие на нервное волокно, могут привести, несмотря на сохранение его анатомической целостности, к нарушению физиологической целостности, т. е. к нарушению механизмов проведения возбуждения через участок волокна, на который подействовал повреждающий раздражитель.

Закон изолированного проведения возбуждения. В составе нерва возбуждение по нервным волокнам распространяется изолированно, т. е. не переходя с одного волокна на другое. Изолированное проведение возбуждения обусловлено тем, что электрическое сопротивление межклеточной жидкости значительно ниже сопротивления мембран нервных волокон. поэтому основная часть локального тока, возникающего между возбужденным и невозбужденными участками нервного волокна, проходит по межклеточным пространствам, не оказывая существенного раздражения на рядом расположенные нервные волокна.

Изолированное проведение возбуждения лежит в основе координированнной деятельности нервной системы. Нерв содержит большое количество нервных волокон чувствительных, двигательных, вегетативных. Если бы возбуждение внутри нерва распространялось с одного нервного волокна на другое, то вместо нормального функционирования эффекторов возникали бы хаотические реакции.

1. Изменится ли характер проведения возбуждения по нерву на фоне действия уабаина?

3. Как изменится при этом ПД нерва?

4. Как при этом изменится распределение ионов на внешней и вну­тренней стороне клеточных мембран?

1. Изменится ли величина потенциала покоя и потенциала дей­ствия в обработанном уабаином нервном волокне?

Потенциал покоя и потенциал действия возбудимых клеток об­условлены разной концентрацией ионов, в первую очередь, ка­лия и натрия, снаружи и внутри клетки. Разность концентраций ионов поддерживается благодаря калиево-натриевому насосу, работа, которая является энергозависимой и требует АТФазной активности. Следовательно, ингибирование АТФазы приведет к выравниванию концентраций калия и натрия снаружи и внутри нервных волокон в ходе ритмического раздражения нерва.

Отсутствие градиента концентрации ионов снаружи и внутри клетки приведет к исчезновению потенциала покоя и полной невозможности возникновения потенциала действия.

-----------------------------------------

Задача 2. Известно, что проведение возбуждения в синапсе состоит из не­скольких стадий. В эксперименте воздействие химического вещества на нервно-мышечные синапсы привело к прекращению передачи возбуждения с нерва на скелетную мышцу. При введении в указанную область ацетил­холина проведение возбуждения через синапс не восстановилось. Введение фермента ацетилхолинэстеразы восстановило проведение возбуждения.