2 курс / Нормальная физиология / Нормал физиология Алявия О.Т

1 - Б О Б

ЦУЗРАЛУВЧАН ТУЦИМАЛАРНИНГ УМУМИЙ ФИЗИОЛОГИЯСИ

Барча цужайралар таъсирларга жавобан физиологик тинч цолатдан цузгалиш цолатига ута олади. Лекин «кузралувчан туцималар» атамаси фацат нерв, мушак ва без туцималарга нисбатан махсус цулланилади, чунки бу туцималарда цузралиш хужайра мембранаси буйлаб тарцаладиган электр импулсининг юзага чициши билан бирга давом этади.

Цузгалувчанлик деб тирик цужайранинг берилган таъсирлар­ га цузгалиш билан бирга жавоб берилиши гушунилади. К^узгалиш - берилган таъсирларга туцималарнинг хусусий (нерв туцимасидан импулсларнинг утиши, мушакнинг кискариши, безларнинг шира ажратиши) ва умумий реакциялар (царакат потенциалининг генерацияси, метаболитик узгаришлар) билан жавоб бериши орцали намоён булади.

Тирик туцималарда юзага келадиган электр цодисалари, «цайвон электри» цацидаги таълимот XVIII асрнинг иккинчи ярмида вужудга келди.

Л.Галвани «Мускул харакатидаги электр кучлари тугрисидаги трактат» асарида (1791 й.) бу таълимот цацида маълумот берди. Галвани электр машинаси учцунларининг физиологик таъсири, шунингдек, момацалдироц вацтида чацмоц чаццанида атмосфера электрининг таъсирини урганиш билан шугулланиб, уз тажрибаларида бацанинг умуртца погонаси билан бирлашган кейинги оёц препаратидан фойдаланди. Галвани ана шу препаратни айвоннинг темир панжарасига мис илмоц билан осиб, баца оёяи шамолда тебранган вацтда унинг мускуллари панжарага хар гал текканда цисцаришига эътибор берди. Галвани шунга асосланиб, бацанинг орца миясида вужудга келган металл утказгичлар (илмоц ва айвон панжараси) орцали оёц мускулларига утадиган «цайвон электри» оёкнинг тортиб олинишига сабаб булган, деб хулоса чицарди.

Галвани тажрибаларини А.Волта 1792 йилда такрорлади ва Галвани тасвирлаган цодиса «цайвон электри» эмаслигини, Гал­ вани тажрибаси бацанинг орца миясида эмас, балки турли ме-

таллармис ва ру^дан ^осил булган занжир ток манбаи эканлигини курсатиб берди. Волтанинг эътирозларига жавобан, Галвани энди металлардан фойдаланмай тажриба цилди. Баканинг орца оё^ териси шилиб олинса, сунгра, ^уймич нервининг илдизлари ор^а миядан чиедан жойга я^ин шу нерв ^ир^илса ва сон буйлаб болдиргача ажратилса, болдирнинг очилган мускулларига уша нерв ташланса, бу мускуллар кискаришини курса­ тиб берди (Галванининг иккинчи тажрибаси). Э.Дюбуа-Реймон бу тажрибани «нерв-мускул физиологиясининг чин асосий таж­ рибаси», деб атади.

XIX асрнинг 20-йилларида галванометр ва боища электр улчаш асбоблари ихтиро ^илингандан сунг, физиологлар тирик ту^ималарда юзага келадиган электр токларни махсус физик асбоблар ёрдамида аниц улчаш имконига эга булдилар.

Мускулнинг ташки юзаси ички кисмига нисбатан мусбат зарядли эканлигини ва потенциалларнинг тинчлик ^олатига хос булган бу фар^и ^узгалиш пайтида кескин камайишини К.Маттеучи (1838 й.) мултипликатор ёрдамида биринчи марта курса­ тиб берди. Маттеучи «иккиламчи ^искариш» деган тажрибани утказди; ^ис^араётган мускулга иккинчи нерв-мускул препаратининг нерви текизилса, бу препаратнинг мускули хам кисцаради. Маттеучи тажрибаси шу билан изохланадики, ^узиалиш пай­ тида мускулда руй берувчи ^аракат потенциаллари биринчи мускулга тегиб турган нервни ^узратадиган даражада кучли булади, бу эса иккинчи мускулнинг ^ам к^исцаришига сабаб булади.

Тирик ту^ималардаги электрик ходисалари ^акидаги таълимотни XIX асрнинг 40-50 йилларида Э.Дюбуа-Реймон, Л.Гер­ ман, Ю.Бернштейн ва бошцалар хам мукаммал ургандилар ва кузгалувчан туь^ималарда юзага чикадиган электрик ходисалар ^ужайра мембранасининг электрик хоссаларига батамом боглик эканлигини тула-тукис исботладилар.

, Хужайра мембранасининг тузилиши ва асосий хоссалари.

Замонавий тасаввурларга кура, биологик мембрана - барча ти­ рик ^ужайраларнинг таш^и ^аватини ^осил ^илади. Мембрананинг узига хос белгиси, бу уларнинг доимо ёпиц майдонни хосид ^илиб туришидир. Мембрананинг бундай микроскопик тузили­ ши муз^им функцияларни амалга оширишда катта а^амиятга эга.

1.Тусщ (барер) функцияси - мембрана бу механизм ёрдами­ да концентрацион градиентларни юзага чи^аради ва уз навбатида эркин диффузияланишга тус^инлик к;илади. Бундай шароитда мембрана электрогенез механизмларида иштирок этади. Бу-

ларга тинчлик потенциалини з^осил булиш механизми, з^аракат потенциалининг генерацияси биоэлектрик импулсларининг бир хил ва з^ар хил табиатли

^узралувчан тузилмаларда тар^алиш механизмлари киради. 2. Боищариш функцияси - бу функциянинг мохияти шундан иборатки, з^ужайра ташкарисидаги биологик фаол моддаларнинг рецепцияси натижасида мембранадаги ферментлар фаоллигининг ортиши ва иккиламчи, месенжерлари механизмининг ишга тушириши ^исобига з^ужайра ичи сукнушги таркиби ва реакци-

яларини боищариб туради.

3.Ноэлектрик таш^и стимулларнинг (рецепторларда) элект­ рик сигналларга айланиши.

4. Нейромедиаторларнинг синаптик охирларига ажралиши.

Замонавий электрон микроскоп ёрдамида аникуганишича з^ужайра мембранасининг цалинлиги (6 -12нм). Кимёвий тазушллар шуни курсатдики, мембрана асосан липидлар ва о^силлардан тузилган булиб, уларнинг ми^уюри турли з^ужайраларда турличадир. Дужайра мембранасидаги молекуляр механизмларни урганилишининг кийинлиги шундаки, з^ужайра мембранаси тозалаб ёки ажратилиб олинганида унинг функцияси бузилади. Хозирги ва^тда з^ужайра мембранасининг бир неча моделлари мавжуд булиб, булардан энг куп тар^алгани сую^-1^урама моделидир. Бу моделга кура, мембрана, икки ^ават фосфолипид молекулалардан ташкил топган. Молекулаларни гидрофоб кис ми ичкарига ва гидрофил охирлари эса сув фазаси томон йуналган булади. Бундай тизимнинг икки фазага булинишига, яъни хужайра ичи ва ташцарисига жуда мос келади.

Фосфолипид каватга глобуляр о^силлар кириб туради ва чекка гидрофил ^исмлари сув фазасига йуналган булиб, булар интегратив оцсиллар дейилади ва турли функцияларни, жумладан рецептор, ферментатив, ион каналларини хосия ^илишда. молекула ва ионларнинг ташилишида иштирок этади.

Ион капалларининг тузилшии ва функциялари. № \ К +, Са: ,СГ ионлари з^ужайра ичига ва таш^арисига махсус, сукдашк билан тулган каналлар орцали угади. Каналлар жуда кичик булиб, (диаметри 0 ,5-0,7 нм), з^исоблар шуни курсатадики, каналларнинг умумий юзаси мембрана умумий юзасининг жуда оз к;исмини ташкил ^илади.

Хозирги ва^тда з^ар хил ионлар учун турли куринишдаги ка­ наллар мавжудлиги исботланган. Уларнинг айримларига ута хусусий, айримлари эса асосий иондан таш^ари, бош^а ионларни

хам утказиши мумкин. Ион каналлари мембрананинг икки муцим хоссасини таъминлайди: булар селективлик ва утказувчанликдир.

Селективлик ёки танлаб у гказишни каналдаги узига хос оцсил тизимлари амалга оширади. Купгина каналларда ионларнинг утказилиши мембрана потенциалининг катталигига боглиц булади. Каналлар узининг функционал характерига кура бир хил табиатли эмас, бу асосан каналнинг кирадиган ва чицадиган соцасига жойлашган оцсил тизимларга борлик булади. Ион каналларининг ишлаш жараёнини натрий канали мисолида куриб чикамиз. Тахмин цилишларича, нисбий тинчлик цолатида натрий канали ёпиц булади. Х^ужайра мембранаси деполяризациясининг маълум даражасида ( 1-расм) ш-фаоллаштирувчи дарвозаларнинг очилиши кузатилади ва цужайра ичига Na+ нинг кириши кучаяди m-дарвозалар очилганидан бир неча миллисекундлардан сунг, h-дарвозаларнинг ёпилиши кузатилади, бу дарвозалар натрий каналларининг чициш жойида буладиган инактивация дарвозаларидир. Хужайра мембранасида инактивация цодисаси жуда тез руй беради ва инактивация даражаси деполяризацияловчи таъсирни катталигига ва таъсир этиш вацтига богащ булади.

Na4

1-расм. Н атрий каналлари ва «дарвоза» механизмларининг ишлаш

тарзи.

А-тинчликда т-фаоллаштирувчи дарвозалар («т-дарвоза») ёпщ. Б-к;узгалганда «т-дарвозалар» очиц.

В-деполяризация даврида «т h- инактивация дарвозалар» ёпщ.

Натрий каналларидан тапщари бошка К*; Са2' каналлари ^ам танлаб утказиш хусусиятига эга.

Хочкин ва Хакслилар каналларни «муста^иллик» тарзини очиб бердилар, бу тамойилга кура, натрий ва калий каналлари бир-бирига бсжпщ булмаган ^олда фаолият курсатадилар.

Турли каналларнинг утказувчанлиги бир хил эмас. Калий каналларида натрий каналлари сингари инактивация жараёни руй бермайди.

Бундан таш^ари, калций каналлари фаолияти ^ам катта ^изи- 1р ш уйротади. Одатда, купгина ^олатларда мембрана ичига кирувчи калций о^ими етарли катталикка эга булмаганлиги сабабли, ^ужайра мембранасида деполяризацияни ча^ира олмайди. Купгина ^олатларда ^ужайра ичига тушган калций, «мессенжер» ёки иккиламчи ташувчи вазифасини бажаради. Натрий ионларининг ^ужайра ичига кириши натижасида келиб чиден хужайра мембранасининг деполяризацияси калций каналларини фаоллаштиради. Калций каналларининг инактивацияси бир мунча мураккаб жараёндир. Биртомондан, ^ужайра ичида эркин кал­ ций концентрациясининг ортиши калций каналларининг инактивациясига олиб келади. Иккинчи томонидан эса, хужайра цитоплазмаси оцсиллари калцийни узига бириктирадилар, бу уз навбатида калций о^имини узок; муддат бир хил катталикда ушлаб туришига имкон беради. Бу ва^тда натрий о^ими бутунлай секинлашади. Юрак ^ужайралари фаолиятида калций канал­ ларининг ахамияти жуда му^имдир.

Тинчлик потенциалы. Тинчлик ^олатида ^ужайранинг ички юзаси таш^и юзасига нисбатан манфий потенциалга эга. Тинч ^олатда булган нерв ^ужайраси мембрана потенциали тахминан 70 -95 мВ га тенгдир. Хочкин ва Хаксли назарияларига мувофиц, мембрана потенциалининг катталиги бир неча омилларга богли^: ^ар хил ионлар учун хужайра мембранасининг селектив утказувчанлиги, хужайра цитоплазмаси ва сиргида ионлар концентрацияси ^ар хил булишига, (ионлар ассимметрияси), ионлар фаол транспортини ишлаш принципига ва >^.к. Пекин бу омиллар бир-бири билан узвий боглиадир. Бу потенциаллар фарки тинчлик потенциали ёки мембрана потенциалы деб аталади. Тинчлик потенциалини факат микроэлектродлар ёрдамида аниклаш мумкин, бу электродлар хужайра ичидаги потенциалларни сезишга мулжалланган. Микроэлектрод - шиша найчадан чузиб ясалган ингичка капилляр, яъни кичик томизгичдан иборат. Кичик томизгич учининг диаметри тахминан 0,5 мк.

Кичик томизгичга туз эритмаси (3 М КС1) тулдирилади, эритмага эса металл электрод ботирилади ва узгармас токнинг кучайтиргичи осциллограф билан бирлаштирилади. Микроэлект­ род цужайрани цопловчи мембранасини тешиб утиши биланок, осциллограф нури бошлангич цолатдан дарцол пастга бурилиб, янги сатцда карор топади ва цужайранинг юзаси билан протоплазмаси уртасида потенциаллар узгаришини курсатади. >^ужайра мембранасига микроэлектрод шикает етказилмасдан киритилса, цужайра бир неча соатгача фаолияг курсата олади.

Тинчлик пот енциалининг келиб чициш механизмиЛинч-

лик потенциали табиатини тушунтиришда турли назарияларга мурожаат этилади. Бу муаммо цацида цозирги тасаввурларни биринчи булиб, яратганлардан бири В.Ю.Чаговецдир. У 1896 йилда «Биоэлектрик жараёнларининг ион табиати» хацидаги фикрни баён цилди ва шу потенциалларнинг келиб чикишини изоцлаш учун электролитик диссоциация назариясини тадбиц этишга уриниб курди. Кейинчалик Ю.Бернштейн «Мембранаион назарияси»ни олра сурди. Бу назарияни А.Ходжкин ва А.Хаксли (1952 й.) такомиллаштириб, тажрибаларида исботлаб бердилар. Х.озирги кунда бу назарияни купчилик олимлар эътироф этадилар. Мембрана-ион назариясига мувофиц, потенциаллар цужайранинг ичида ва сиртида К+, N a \ С1 ионлари конценграциясининг дар хиллигидан ва мембрана бу ионларнинг турлича утказувчанлигидан келиб чицади.

Нерв ва мускул цужайраларининг сиртидаги суюцликка нисбатан протоплазмасида калий ионлари 20-50 баравар купроц, на­ трий ионлари 8-10 баравар камроц ва хлор ионлари эса 50 бара­ вар камдир. Бу цолатнинг сабаби шундаки, цужайра мембранаси кузгалмаган пайтида калий ионларини яхши утказади ва аксинча натрий ионларини ёмон утказади. Бу натрий ва калий изотоплари ёрдамида утказилган тажрибада исботланган.

Мембрана потенциалининг келиб чициш механизмини Бер- нштейн-Хочкин назарияси буйича куйидаги модел-тажрибада куриб чицамиз. Сунъий ярим утказувчан мембрана билан ажратилган идишнинг унг ярмига концентрланган К, S 0 4 эритмаси тулдирилади, чап ярмига эса камрок концентрацияли калий суль­ фат эритмаси солинади. Идишнинг ажратиб турган мембрана тешиклари мусбат зарядли К' ионларини бемалол утказади лекин манфий зарядли S04~ ионларини утказмайди. Концентра­ ция градиенти (тафовут) борлиги сабабли К' ионлари мембрана орцали идишнинг унг ярмидан чап ярмига диффузланиб бема-

лол ута бошлайди. Бунга ^арама-^арши уларо^, мембрана ор^а- ли ута олмаган манфий зарядли ионлар, яъни 8 0 4"ионлар мембранасининг унг юзасида туплана бошлайди. Улар манфий за­ ряди билан К+ ионларини электростатик йул билан ушлаб туради. Бунинг натижасида мембрана цутбланади унинг икки юзаси уртасидаги потенциаллар фарк;и юзага чи^ади.

Мембрана сирти ва ички томонларида К ‘ ионларининг концентрацияси фар^и тинчлик потенциали мивдорини белгилаб берувчи асосий омил эканлиги ^озирги кунда маълум. Мембра­ на ор^али диффуз потенциаллар фарци Нернстнинг ^уйидаги формуласи ёрдамида ^исоблаб топилади.

Е= ----------Ь п ----------

К1

Екмувозанатлашган потенциали К-газдоимийлиги Т-абсолют ^арорат г-ион валентлиги

Р-Фарадей доимийлиги Ко ва К1-^ужайра сирти ва ичида К' ионларининг концент-

рацияси К+ ионлари концентрациясининг фарки нерв толасидаги тин­

члик потенциалининг мивдорини белгилаб берувчи асосий омил эканлигини, А.Хочкин (1962 й.) ва унинг ^амфикрлари калмар деган молюсканинг гигант нерв хужайралари протоплазмасини, туз эритмалари билан алмаштириш усули асосидаги тажрибаларида исботлашди. Диаметри царийиб I мм булган толадан протоплазма секин-аста си^иб чицарилди ва толанинг пучайиб долган ^обигига сунъий туз эригмаси тулдирилди. Бу эритмадаги калий ионлари концентрацияси хужайра ичидаги К+ ионла­ ри концентрациясига я^ин булган таодирда мембрананинг ички ва таш^и томони уртасидаги потенциаллар фарци нормал тола­ нинг тинчлик потенциалига тахминан (50-80мв) баравар булиб, чиЬучИ. Ички эритмапикг К ‘ ионлари концентрациясининг кя- майиши натижасида тинчлик потенциали камайди ва хатто узгариб кетди.

Тинчлик потенциалининг келиб чи^ишида К + ионлари би­ лан бирга Ыа" ионлари з^ам иштирок этади. Хужайра сиртидаги суклужкда Ыаг ионлари концентрацияси орти^ро^ булиб, ундан

протоплазмага диффузияланиб утади. Тинчлик холатида мемб­ рана натрий ионларини жуда кам утказганлигидан № ' ионларининг диффузияси жуда ^ам к^шинлашган булади. Шунга ^арамай, № +ионлари мембрана орцали протоплазма ичида диффузияланар экан, мусбат зарядларни олиб киради, натижада К+ионларининг ^ужайрадан диффузияланиб чи^иши туфайли вужудга келадиган тинчлик потенциалининг миедори бир мунча камаяди. Аксари нерв хужайралари ва толаларидаги тинчлик потенциали 90мв булиш урнига 60-70 мв булиши ^ам шу ^олат билан изо^ланади.Тинчлик потенциалини фацат К+ионлари вужудга келтирганида эди, бу мивдор 90 мв булиши керак эди.

Шундай цилиб, нерв толалари ва хужайраларидаги тинчлик потенциа­ лининг микдори ва^т бирлигида ^ужайрадан ташкарига диффузияланиб чи-

ларини яхши утказадиган хужайраларда мембрана потенциали­ нинг юзага чи^ишида иккала ион (хлор ва калий) бирдай иштирок этади.

Х^жайра ичида натрий ионларининг паст концентрациясини, калий ионларининг эса ю^ори концентрациясини ушлаб турувчи му^им механизм - бу натрий-калий насосидир. (2 -расм).

Маълумки, ^ужайра мембранасида ташувчи тизим мавжуд булиб, улар ^ужайра цитоплазмасида Ыа+ ионларининг учтасини хужайра сиртига олиб чик^са, хужайра сиртида жойлашган К* ионларининг иккитасини бириктириб, хужайра иитоплазмасига олиб киради. Ташувчиларни энергия билан АТФ таъминлайди. Натрий-калий насосининг бундай фаолияти к^йи даги натижаларга олиб келади:

1 Дужайра ичида К+ ионларининг юкори концентрацияси ушланиб турилади, бу узнавбатида мембрана потенциали катталигини таъминлайди.

2 .Хужайра ичида № + ионларини паст концентрацияси ушланиб турилса, бу биртомондан, ^аракаг потенциали генерациясини таъминласа, иккинчи томондан хужайранинг нормал осмолярлиги ва хажмини хам таъминлайди.

3.№ + иони концентрацион градиенти доимийлигини ушлаб туриши билан натрий-калий насоси хужайра мембранаси оркали аминокислота ва канднинг ташилишини ,^ам таъминлайди.

Шундай к;илиб, хужайра мембранасидаги тинчлик потенциалининг миздори вакт бирлиги ичида ^ужайрадан таищарига диффузияланиб чи^увчи мусбат зарядли К+ионлари сони билан ташкаридан мембрана орк;али ^ужайрага диффузияланиб кирувчи мусбат зарядли Ыа+ ионлари сони уртасидаги нисбат билан белгиланади. Бу нисбат ^анча ю^ори булса, тинчлик потенциалининг катталиги ?$ам шунча катта булади ва аксинча.

}{аракат потенциали. Нерв ва мускул толасининг бир кисмига етарлича кучли таъсирловчи восита (Масалан, электр токи) билан таъсир этилса, шу ^исмда ^узгалиш вужудга келади, унинг энг мухим куринишларидан бири-тинчлик потенциали узгариб, ^аракат потенциали вужудга келишидир. Даракат потенциалини икки хил усулда: толанинг таш^и юзасига ^уйилган электродлар ёрдамида (хужайра сиртидан) ва протоплазма ичига киритилган микроэлектродлар ёрдамида (хужайра ичидан) к;айд цилиш мумкин. Потенциални хужайра сиртидан ёзиб олинганида толанинг ^узгалган ^исми юзаси секунднинг мингдан бир неча булагича келадиган жуда киска вацт ичида тинч турган {^ушни кисмига нисбатан манфий электр зарядли булиб, ^олади. Дужайра ичидан микроэлектродлар ёрдамида потенциаллар фаркини ёзиб олиш шуни курсатадики, ^аракат потенциалининг амплитудаси тинчлик потенциалининг амплитудасига нисбатан 30-55 мв орти^ экан. Бу орти^икнинг сабаби шундаки, ^узра_ лиш пайтида тинчлик потенциали йук;олиб кетмайди, балки тес-

кари белгили потенциаллар фарци вужудга келади, шунинг натижасида мембрананинг ташци юзаси ички юзасига нисбатан манфий зарядли булиб, цолади.

Якка стимул таъсирида мембранадаги потенциаллар фарци тез пасайиб, нолга тушиб цолади. Шундан кейин потенциаллар фарци яна вужудга келади, лекин у тескари белгили булади. Мем­ брананинг ички томони ташци томонига нисбатан мусбат заряд­ ли булиб, цолади. Потенциалнинг бундай узгариши 30 мв га етгач, тикланиш жараёни бошланади: натижада мембрана потенциали бошлангич мицдорига цайтади

Харакат потенциалининг эгри чизигида (3-расм) кутарилувчи ва тушувчи фазалари тафовут цилинади. Кута-

лаларида царакат потенциали 0,3-3 мс давом этади, айни вацтда реполяризация фазаси деполяризация фазасига нисбатан цамиша узоцроц булади. Нерв ва мускул толаси 10° совутилганда, царакат потенциали, айницса тушувчи фазаси тахминан 3 баравар узоцроц давом этади.