Физика нервного импульса

Глава 11 ФИЗИКА НЕРВНОГО ИМПУЛЬСА [c.359]

Поскольку современные биохимические и физико-химические методы развиваются очень быстро, можно ожидать, что вскоре накопится обширная информация о циклах превращений зрительных пигментов и их промежуточных продуктах, а также об опсин-хромофорных взаимодействиях, особенно для родопсина палочек. Пройдет, однако, еще немало времени, прежде чем станут известны все детали структуры некоторых короткоживу-щих промежуточных продуктов, что позволит оценить значение небольших изменений конформации, взаимодействий белок — хромофор и особенностей поглощения света. Следует также выяснить механизм генерации нервного импульса в ответ на поглощение фотона зрительным пигментом. Даже после того как мы ответим на некоторые вопросы о функционировании родопсина у тех немногих видов, которые наиболее подробно изучены (человек, крыса, крупный рогатый скот), предстоит огромная работа по изучению биохимии цветового зрения у млекопитающих, а также зрительных пигментов и циклов их превращений у других животных. [c.325]

Мы рассмотрели несколько биологически важных внутриклеточных структур, имеющих характер частицы и выполняющих определенные более или менее известные функции. Понимание природы этих частиц может послужить выяснению ряда других динамических процессов, происходящих в живой клетке и, следовательно, в тканях. Если взять, к примеру, мышечное сокращение, то в нем в единый комплекс сплетаются влияние нервного импульса, гистологической структуры мышц, молекулярного строения мышечных белков, их ферментативных свойств, биохимических реакций, электрохимических изменений и ряда тепловых и физико-механических процессов. В простейших организмах функции подвижности и возбудимости связаны практически с одними и теми же биологическими структурами, но в результате дифференцирования в процессе эволюции они проявляются затем в различных специализированных структурах в конечном счете в скелетной мускулатуре и нервной системе. Естественно, что структура и биохимические процессы в мышечной и нервной тканях отличаются необычайной сложностью и их рассмотрение следует отнести к области специальной литературы. [c.312]

Клинические и биохимические исследования показывают, что самый широкий спектр функций организма регулируется именно олигопептидами и пептидами, которые часто (и неточно) называются пептидными гормонами. Эффективные концентрации этих веществ в живой клетке столь низки, что не позволяют предполагать их количественное участие в метаболизме. П. К. Климов предложил сигнальный механизм пептидной регуляции по принципу камертон—резонатор при этом предполагается, что регуляторные пептиды (РП) выступают в роли камертона (Климов, Барашкова, 1993). Действие этого механизма в чем-то аналогично действию медиаторов нервной системы. Но если возникновение нервного импульса основано на электрохимическом воздействии на синаптическую мембрану, то фи-зико-химические механизмы сигнального действия пептидов на клеточную мембрану пока не до конца выяснены. Одновременное рассмотрение большого объема экспериментальных исследований с двух точек зрения — с точки зрения физико-химических свойств пептидов и с точки зрения регуляции отдельных физиологических функций организма — помешает в фокус внимания вопрос о корреляции строения и биологической активности пептидов. Медикобиологические исследования лечебного действия РП показали, что им свойствен особый вид регуляции — тканеспецифическая модуляция. Установленный к настоящему вре- [c.12]

Интерес к жидким кристаллам со стороны биологов ие случаен. Во-первых, именно жидкие кристаллы сочетают в себе упорядоченность, характерную для твердого тела, и подвижность, являющуюся свойством жидкости. Эти же два, казалось бы, противоположных свойства характерны и для живой материи во всех ее проявлениях. Вот почему оказывается очень заманчивым применить теорию, достаточно подробно разработанную для жидких кристаллов, к таким сложным биологическим явлениям, как сокращение мышц, передача нервных импульсов, фотосинтез, функционирование клеточных мембран и т. д. Нужно, правда, проявлять определенную осторожность при таком подходе, так как физика жидких кристаллов развита для сред, достаточно однородных на больших масштабах, чего нельзя сказать о биологических объектах. В последнем случае структурные элементы могут иметь масштабы, соизмеримые с размером молекул (примером служат клеточные мембраны). [c.179]

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕОРИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА ПО НЕРВНОМУ ВОЛОКНУ [c.267]

Молекулярная биофизика естественно переходит в биофизику клетки, изучающую строение и функциональность клеточных и тканевых систем. Эта область биофизики является самой старой и традиционной. Ее главные задачи связаны сегодня с изучением физики биологических мембран и биоэнергетических процессов. Биофизика клетки включает изучение генерации и распространения нервного импульса, изучение механохимических процессов (в частности, мышечного сокращения), изучение фотобиологиче-ских явлений (фотосинтез, рецепция света, зрение, биолюминесценция). В этой области также применяются уже перечисленные экспериментальные методы." Биофизика клетки имеет дело с более сложными задачами и встречается с большими трудностями [c.21]

Со времени возникновения геометрического подхода прошло более четверти века. За это время он доказал свою жизнеспособность, на его основе написаны сотни статей и десятки книг в разных странах мира. И, встречая такую статью в новом номере журнала, мы вспоминаем школьное здание на Профсоюзной улице в Москве, где молодые биологи, физики и математики давно уже не существующего Теоретического отдела Института биофизики АН СССР горячо обсуждали, что случится с нервным импульсом, когда оп подойдет к точке ветвления нервного волокна, и почему входное сопротивление сердечной ткани не йеняетгя при ее возбуждении. [c.205]

Система нейронов контролирует и координирует функции всех органов и поведение организма в целом. Нейроны относятся к семейству электрически возбудимых клеток. Кроме нейронов к этому семейству относятся клетки мускулатуры и эндокринные клетки. При деполяризации клеточной мембраны нейроны генерируют потенциал действия, или нервный импульс, который распространяется по аксону от одного нейрона к другому со скоростью до 100 м/с. Длина аксонов разных нейронов различается, но самая большая может достигать 1 м (Alberts et al., 1994). Причиной деполяризации клеточной мембраны могут быть разные физико-химические факторы, в том числе нейротрансмиттеры пептидного типа. [c.59]

Предлагались различные экзотические механизмы, с помощью которых магнитное поле могло бы индуцировать в нейронах нервные импульсы электрическим или электрохимическим путем. Однако энергия квантов, характерная для взаимодействия с геомагнитным полем, чрезвычайно мала и прямая стимуляция нейронных процессов кажется маловероятной. Должен существовать какой-то первичный преобразователь сигнала. Оба обнаруженных в природе магниторецептора (у бактерий и пластиножаберных рыб) действительно имеют такие макроскопические преобразователи. Лежащие в основе их действия механизмы-вращающий момент, приложенный к магнитному материалу, и индукция Фарадея-являются также простейшими и наиболее очевидными с точки зрения физики способами детектирования магнитных полей. [c.295]

Как физик Бос не только использовал физические методы в физиологических исследованиях, но и к интерпретации изучаемых явлений подходил с физических позиций, ставя во главу угла поиск единых ответов, общих как для животных, так и для растений, как для живых тканей, так и для неорганических веществ. В то же время он последовательно выступал против механистических позиций. Одно из основных достижений его исследований заключается в том. что он опроверг гидромеханические теории Гофмейштера. Дютроше. Сакса. Пфе-ффера о передаче раздражения у мимозы и у других локомоторных растений за счет изменения давления воды в повреждаемой ксилеме и теорию Габерланда о сходном пассивном способе передачи раздражения в системе ситовидных трубок. Он нашел, что существует специальный канал проведения возбуждения, локализованный главным образом в проводящих пучках (мелкие клетки наружной и внутренней флоэмы) что импульс, вызванный физиологически умеренными раздражителями, не передается через охлажденный или обработанный ядом участок что возникновение этого импульса подчиняется правилу "все или ничего" что слабое единичное раздражение, само по себе неэффективное, становится эффективным при частом повторении и т.д. Бос впервые экспериментально обосновал положение о том, что в проводящих тканях высшего растений могут возникать и распространяться ПД подобно тому, как это осуществляется в нервных волокнах [29, 301. [c.99]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология