Тема 14. Механизмы активного транспорта ионов

Функции и подразделение (первичные и вторичные системы). Биоэнергетика различных систем активного транспорта ионов через возбудимые мембраны. Роль активного транспорта в обмене веществ. Системы первичного активного транспорта. Доказательство энергозависимости активного транспорта (эксперименты Й. Скоу и Р. Кейнса). Принцип работы и несимметричность активного ионного транспорта. Эксперимент по исследованию ионной специфичности и электрогенности ионного насоса. Молекулярная структура Na⁺/K⁺-АТФазы, функциональные части молекулы. Типы ионных насосов. Особенности других АТФаз (Са²⁺, Н⁺). Двойственная функция Н⁺-АТФаз. Системы вторичного активного транспорта. Подразделение и особенности функционирования. Примеры переносчиков для регуляции внутриклеточной концентрации Са²⁺, Cl^- и Н⁺. Транспортеры медиаторов через клеточную мембрану, подразделение, специфичность, особенности строения и функционирования. Транспортеры медиаторов через мембрану везикул, подразделение, специфичность, особенности функционирования.

Тема 15. Проведение потенциалов в мембранах нервных клеток.

Основные типы электрических сигналов в нервных клетках. Пассивное (электротоническое) распространение электрических сигналов. Кабельные свойства нервных волокон. Эквивалентная электрическая модель мембраны волокна. Постоянная длины волокна, зависимость от кабельных свойств волокна. Постоянная времени мембраны зависимость от кабельных свойств волокна. Ионные токи при распространении потенциала действия в гигантских аксонах. Зависимость скорости проведения возбуждения от кабельных свойств волокна. Скорость проведения возбуждения по немиелинизированным и миелинизированным волокнам. Распределение Na⁺- и К⁺-каналов и соответствующих токов в мембране перехвата Ранвье. Фактор безопасности (надежности проведения) нервных волокон. Классификация нервных волокон позвоночных животных по скорости проведения возбуждения.

Тема 16. Физиология синапсов.

Типы межклеточной сигнализации: неспецифическая сигнализация, электрическая несинаптическая передача, электрический синапс, химический синапс. Электрический синапс. Структура щелевого контакта, электрические и физиологические свойства. Химический синапс. История открытия химической синаптической передачи. Основные функции химического синапса. Классификация химических синапсов. Структурные и функциональные части синапса. Морфологические особенности синапсов. Специализированные морфологические разновидности синапсов. Нервно-мышечный синапс, особенности строения (по результатам методов ультраструктурного морфологического анализа). Последовательность событий при активации химического синапса. Общая характеристика стадий экзоцитоза медиатора: мобилизация (функциональные субпопуляции везикул), процесс контроля, привязывание, стыковка, подготовка, запуск, слияние, восстановление. Морфо-функциональная организация активных зон. Цикл синаптических везикул. Функциональные молекулы мембраны синаптических везикул и пресинаптической мембраны, вовлеченные в процесс экзоцитоза. Молекулярный механизм экзоцитоза медиатора. Состав функционального SNARE-комплекса. Две схемы рециклирования везикул. Альтернативный способ выделения медиатора из синаптических везикул, функциональное значение. Несинаптическая диффузная передача медиатора. Квантовая гипотеза выделения медиатора.

Тема 17. Нейромедиаторы.

Общая характеристика (критерии) медиаторов. Классификация медиаторов по химическому строению, по типу действия на постсинаптическую мембрану, по физиологическому эффекту. Нетипичные медиаторы. Механизмы инактивации и катаболизма медиаторов. Медиаторные системы в ЦНС (синтез, локализация, эфферентация, основные функции, свойства синапсов): холинергическая, норадренергическая, адренергическая, дофаминергическая, серотонинергическая, гистаминергическая, глютаминергическая, ГАМК-эргическая, глицинергическая, пуринергическая, пептидергическая, эндоканнабиноиды, NO. Нейромодуляторы. Специфика физиологического действия. Отличие от нейромедиаторов. Типы модуляции, общие принципы и примеры.

Тема 18. Рецепторы постсинаптических мембран.

Типы рецепторов (примеры) и их функции. Рецепторы прямой синаптической передачи (ионотропные). Особенности их структуры, кинетики и функционирования. Подразделение по химическому строению, трансмембранная конфигурация субъединиц и четвертичная структура. Общая и частная характеристика подсемейств ионотропных рецепторов: разнообразие изоформ субъединиц, агонисты, антагонисты, физиологические функции. Фосфорилирование рецепторов, функциональное значение. Характеристика следующих рецепторов: ацетилхолиновые, рецепторы ГАМК, глициновые, серотониновые, глютаматные, пуриновые. Рецепторы непрямой синаптической передачи (метаботропные). Особенности их структуры, кинетики и функционирования. Подразделение по химическому строению, трансмембранная конфигурация субъединиц, четвертичная структура, лиганды. Общая характеристика метаботропных рецепторов. Функциональные части молекулы. Димеризация рецепторов. Два механизма десенситизации. Общая схема внутриклеточных каскадов, инициируемых метаботропными рецепторами. G-белки, типы, их структура и функции. Факторы, инициирующие и завершающие процесс сигнализации G-белков. Подразделение G-белков по структуре и мишеням их a-субъединиц, функции отдельных групп G-белков. Конвергенция и дивергенция внеклеточного сигнала в зависимости от взаимодействия между рецепторами, G-белками и эффекторами. Общая схема активации G-белками внутриклеточных метаболических каскадов. Усиление в каскадах внутриклеточной сигнализации. Вторичные посредники. Механизмы их синтеза и деградации, мишени следующего порядка (с примерами). Протеин киназы, активируемые вторичными посредниками. Подразделение протеин киназ. Основные протеин киназы в роли регуляторов в путях нейронной сигнализации. Активация протеин киназ, их функции, мишени и физиологические эффекты. Протеин фосфатазы, активируемые вторичными посредниками. Подразделение протеин фосфатаз. Сигнализация в ядро. Основные протеин киназы, обеспечивающие активацию (через фосфорилирование) фактора транскрипции. Частная характеристика метаботропных рецепторов: разнообразие изоформ, агонисты, антагонисты, физиологические функции. Характеристика метаботропных рецепторов: ацетилхолиновые, адреналиновые, норадреналиновые, дофаминовые, пуриновые, серотониновые, гистаминовые, пептидные, глютаматные, рецепторы ГАМК, эндоканнабиноидные.