В физиологии термином "синапс" обозначают место контакта двух нейронов или нейрона и эффектора, например, мышечного волокна. Через синапс происходит передача сигнала между этими двумя контактирующими структурами. Существуют химические и электрические синапсы.

Химический синапс устроен следующим образом: в окончании аксона т.н. пресинаптического нейрона содержатся синаптические пузырьки, заполненные нейромедиатором. Нейромедиатор - это вещество, передающее сигнал между контактирующими нервными клетками. Мембраны пресинаптического нейрона и контактирующей с ним постсинаптической клетки разделены синаптической щелью шириной 10-50 нм.

Нервный импульс вызывает деполяризацию пресинаптической мембраны (деполяризация - это смена заряда: суммарный заряд на внутренней стороне мембраны на короткое время становится положительным). Деполяризация вызывает открывание кальциевых ионных каналов. Ионы кальция входят внутрь пресинаптического нервного окончания. Это вызывает слияние синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной и высвобождение нейромедиатора в синаптическую щель (см. рисунок). Затем молекулы нейромедиатора диффундируют к постсинаптической мембране и связываются с рецепторами на ней. Эти рецепторы являются ионными каналами для ионов натрия и калия. Связывание медиатора с рецептором-каналом приводит его к открыванию и движению ионов по градиентам концентрации. Это приводит к локальной деполяризации мембраны и затем к возникновению постсинаптического потенциала действия.

Особой разновидностью химических синапсов является соединение нервного окончания со скелетной мышцей. Нервный импульс, передающийся по пресинаптическому нейрону, приводит к сокращению мышцы. Нейромедиатором в этих синапсах является ацетилхолин. В синаптической щели находятся молекулы фермента ацетилхолинэстеразы, которая инактивирует ацетилхолин и тем самым останавливает сигнал к мышечному сокращению. Некоторые соединения, например, фосфорорганические пестициды (карбофос и др.) и боевые отравляющие вещества инактивируют этот фермент. В результате время действия ацетилхолина удлиняется, что приводит сначала к избыточному возбуждению и клинически проявляется в виде затруднения дыхания, судорог и т.д.

Другие вещества, например, никотин, напоминают по строению ацетилхолин, могут связываться с его рецепторами в синапсах и запускать постсинаптический потенциал действия в отсутствие сигнала от пресинаптического нейрона. В высоких концентрациях никотин занимает все рецепторы. В результате происходит угнетение нервно-мышечной передачи, что приводит к судорогам, потере сознания и в тяжелых случаях к смерти.

Еще одно вещество, атропин, которое в малых дозах используют в офтальмологии, тоже связывается с ацетилхолиновыми рецепторами на постсинаптической мембране, но не активирует их, а на некоторое время перекрывает доступ к ним ацетилхолина, делая передачу сигнала невозможной. В офтальмологии атропин используют в виде глазных капель для расширения зрачка: благодаря прекращению иннервации сфинктера зрачка его мышцы расслабляются, и зрачок расширяется.

В электрическом синапсе везикулы с медиатором отсутствуют, ширина синаптической щели составляет лишь \approx 3 нм, так что между пресинаптической и постсинаптической мембранами образуются общие ионные каналы, по которым потенциал действия непосредственно передается от одного нейрона к другому.

1. Выберите из предложенных вариантов верную последовательность передачи сигнала в химическом синапсе.

А. Деполяризация пресинаптической мембраны -открытие кальциевых ионных каналов - связывание нейромедиатора с рецепторами на постсинаптической мембране- выход нейромедиатора в синаптическую щель - открытие ионных каналов на постсинаптической мембране -возникновение постсинаптического потенциала действия

Б. Деполяризация пресинаптической мембраны -открытие кальциевых ионных каналов - выход нейромедиатора в синаптическую щель - связывание нейромедиатора с рецепторами на постсинаптической мембране- открытие ионных каналов на постсинаптической мембране -возникновение постсинаптического потенциала действия

В. Деполяризация пресинаптической мембраны -открытие кальциевых ионных каналов - связывание нейромедиатора с рецепторами на постсинаптической мембране- выход нейромедиатора в синаптическую щель - диффузия нейромедиатора к постсинаптической мембране- открытие ионных каналов на пресинаптической мембране -возникновение постсинаптического потенциала действия

2. Химические синапсы, в отличие от электрических синапсов:

А. Осуществляют передачу сигнала с большей скоростью.

Б. Содержат нейромедиатор.

В. Осуществляют передачу нервного импульса за счет прямого контакта пресинаптической и постсинаптической мембраны

Г. Менее устойчивы к действию нейротоксинов.

3. При воздействии карбофоса на электрические синапсы:

А. Происходит увеличение скорости передачи сигнала.

Б. Передача сигнала блокируется на несколько минут

В. Скорость передачи сигнала не изменяется.

4. В плохо стерилизованных домашних консервах могут оставаться живые почвенные бактерии Clostridium botulinum, вырабатывающие смертельно опасный ботулотоксин. Ботулотоксин блокирует высвобождение ацетилхолина из синаптических пузырьков. Каким будет следствие действия ботулотоксина?

А. Прекращение передачи нервных импульсов

Б. Рост величины потенциала действия у постсинаптического нейрона

В. Ослабление потенциала действия у пресинаптического нейрона

Г. Непрерывная стимуляция постсинаптического нейрона

Д. Ингибирование ацетилхолинэстеразы

5. Что является специфическим антидотом (противоядием) при отравлении человека карбофосом?

А. Активированный уголь

Б. Атропин

В. Лактофильтрум

Г. Никотин

Д. Слабый раствор перманганата калия