Понятие о машине и механизме. (Классификация машин. Составные части машин). | План-конспект урока по технологии (6 класс) на тему:

Дата :               План- конспект урока технологии
                                           6 класс

Тема: Понятие о машине и механизме. (Классификация машин. Составные части машин).
Преподаватель: Корниенко Марина Александровна.

Цель: ознакомить учащихся с понятием машина и ее ролью в техническом процессе; рассмотреть составные части машин, воспитывать любовь к технике.

 Инструмент и оборудование: макеты машин и механизмов.

Ход урока.

1. Организационный момент.

Ввод учащихся в мастерскую. Проверка готовности к уроку.

2. Повторение пройденного материала.

Постановка цели урока.

—   Давайте вспомним, что мы понимаем под термином машина

Человек использует много разных машин.

Машина является устройством, выполняющим механические движения для преобразования энергии, материалов или информации. Машины бывают рабочие и энергетические.

Среди рабочих машин различают технологические, транспортные, транспортирующие, вычислительные. Выполняемая ими работа изменяет форму, размеры или положение материалов (сведений).

 Например, при обработке заготовок на сверлильном станке (технологической машине) изменяется их форма — появляются отверстия. При распиливании древесины лесопильными машинами (технологическими машинами) изменяются размеры материалов — из длинных хлыстов  получают короткие отрезки.

Транспортные машины перевозят грузы и перемещаются сами (автомобили, теплоходы, самолеты, электровозы и т.п.).

Транспортирующие машины сами неподвижны (транспортеры, конвейеры, эскалаторы и т. п.), а грузы перемещаются с помощью Движущегося рабочего органа — ленты, цепи, каната.

Из большого набора цифр в вычислительных машинах быстро получают точные сведения.

Энергетические машины (машины-двигатели) выполняют работу по преобразованию одного вида энергии в другой. К ним относятся электродвигатели, паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели.
Учитель: Сегодня мы с вами расширим свои познания об устройстве машин, ознакомившись с их новыми составными частями.

В зависимости от сложности станка (машины) в нем могут быть и другие механизмы:

— подачи и передачи движения;

— управления;

— контроля;

— регулирования;

— сортировки;

— транспортировки;

— упаковки и др.

Механизмы передачи движения состоят из зубчатых колес, ременных передач со шкивами, зубчатых колес и реек, цепных передач.

Мы рассмотрели различные передаточные механизмы. Кто из вас может вспомнить, где вы встречали какие-либо из передач ( Велосипед, мопед, мотоцикл, двигатели автомобиля)

Звено передающее движение называется ведущим, а получающее движение –ведомым.

Все колеса, шкивы, шестерни, звездочки насаживаются на валы так, чтобы они не проворачивались, и соединяются с валом посредством шпонки и шлицов

Каждая машина состоит из трех основных частей: двигателя, передаточного механизма, рабочего органа.

В механизме различают ведущую и ведомую детали.

Ведущая деталь приводится в движение внешней силой (рука человека, электродвигатель и т. п.), а ведомая деталь приходит в движение от ведущей.

Механизмы, предназначенные для передачи движения, называются механизмами передачи движения. На небольшие расстояния движение передается с помощью винтового или зубчатого механизмов. Зубчатые механизмы бывают цилиндрические и конические (состоящие из цилиндрических и конических колес).

Для передачи вращательного движения на сравнительно большое расстояние используется ременная передача, состоящая из двух шкивов и надетого на них ремня. Чаще всего применяются плоские и клиновидные ремни.

Если шкивы (или зубчатые колеса) неодинаковы по диаметру, то разные и их частоты вращения. Отношение частот вращения ведущего и ведомого шкивов (или зубчатых колес) называется передаточным отношением.

Отношение диаметра D2 ведомого шкива к диаметру Di ведущего шкива называется передаточным числом

В механизмах и машинах движение не только передается, но и преобразуется (например, вращательное в поступательное и наоборот). Для этого применяется, например, реечный механизм, состоящий из зубчатого колеса и зубчатой рейки, совершающих вращательное и поступательное движения.

Шкивы и зубчатые колеса крепят на валах с помощью стандартных типовых деталей — шпонок 2 (рис.1). Шпонка плотно входит в прорези (пазы, канавки) двух соприкасающихся.

                                                    Рис.1. Виды передач.

Ременная передача.               Реечная передача.             Коническая передача.

Учитель демонстрирует примеры работы механизмов передачи движения на макетах и плакатах.

4. Практическая часть.

Предложить учащимся осмотреть станок в мастерской и показать:

• Двигатель.
• Передаточный механизм.
• Механизм подачи.
• Механизм контроля и управления.

В тетради учащиеся записывают примеры машин и механизмов и классифицируют их по назначению и типу.

5. Закрепление пройденного материала.

• Какие вы знаете механизмы передачи движения?

• Чем отличаются механизмы передачи от механизмов преобразования движения?

• В каких машинах имеются ременные механизмы?

• Какое устройство называется машиной?

• Приведите примеры энергетических и рабочих машин?

• Каково назначение рабочего органа? Двигателя? Передаточного механизма?

6. Заключительная часть.

Уборка рабочих мест и помещения мастерских.

        

Техника и техническое устройство. Понятие о машине. Презентация. 6 класс

Главная

Технология 6 класс

Техника и техническое устройство. Понятие о машине. Презентация. 6 класс

 

Просмотров: 79

Презентация к уроку технологии в 6 классе.

Учебник: «Технология», В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семёнова и др Под ред В. М. Казакевича
Тема: § 4.1. Что такое технология

Теоретические сведения

Основным звеном техники являются технические системы. Слово «система» в пе­реводе с греческого означает «нечто целое, составленное из частей», «соединение частей». Системой называется множество связанных друг с другом элементов, обра­зующих определённое единство, целостность. Из системы нельзя просто так удалить какую-нибудь часть или элемент, так как система перестанет работать или станет работать неправильно.

Техническая система — это материальный объект искусственного происхож­дения. Такая система представляет собой совокупность взаимосвязанных частей (элементов), каждая из которых предназначена для выполнения определённых по­лезных функций в этой системе. Если какой-то элемент системы убрать, то она бу­дет не такой эффективной, перестанет нормально работать или даже не сможет действовать.

Основное предназначение технической системы — это преобразование предмета труда в продукт труда с требуемыми качествами, свойствами, формой или величиной.

Самыми распространёнными техническими системами являются технологические машины (станки, установки, устройства, агрегаты), с помощью которых осуществля­ется обработка предмета труда и получение конечного продукта.

Техническая система, соответствующая всем необходимым требованиям, состоит из рабочего органа, передаточного механизма (трансмиссии), двигателя и органов управления. Техническая система

Главным в технической системе является рабочий орган, который непосредственно воздействует на предмет труда, обеспечивает достижение поставленной технологической цели. Необходимые параметры и усилия на рабочий орган передаёт трансмиссия или передаточный механизм: скорость, вид движения и т. п. Силовым источником в технической системе служит двигатель. Двигатель по­лучает энергию от какого-то внешнего источника энергии. Работа технологической системы по заданной программе происходит с помощью органа управления.

 

 

Любой автомобиль является технической системой. Рабочим органом автомобиля являются колёса, а органом управления — рулевой механизм.

Рабочий орган — это исполнительная часть любой машины (технической системы). Он предназначен для выполнения полезной для человека работы. Устройство рабо­чего органа зависит от назначения и условий работы машины.

Все остальные части машины (двигатели, передаточные механизмы, устройства управления) предназначены для того, чтобы рабочий орган мог выполнять необхо­димые действия.

Например, рабочими органами токарного станка являются шпиндель, в котором установлен патрон для закрепления обрабатываемой детали, и суппорт, перемеща­ющий резцы во время работы.

Рабочие органы технологических машин (технических систем): а — токарного станка; 6 — землеройных машин: в — швейной машины

Рабочие органы землеройных машин — это ковши и ножи, которыми они роют и перемещают землю. Рабочим органом циркулярной пилы служит стальной диск с остро заточенной кромкой. У швейной машины к рабочему органу относится пять элементов: игла, челнок, нитепритягиватель, прижимная лапка и зуб­чатая рейка для продвижения ткани.

Автор первой презентации «Техника и техническое устройство. Понятие о машине»: Ахматгалиева Лариса Николаевна, учитель технологии МАОУ СОШ № 62 г.

Екатеринбург

Формат: ppt
Размер: 2.0 МВ
Слайдов: 22

Автор второй презентации «Понятие о технической системе»: Курицина Нина Николаевна, учитель технологии МОУ Семендяевская ООШ Тверская обл, Калязинский р-н, с/п Семендяевское, село Семендяево

Формат: ppt
Размер: 1.62 МВ
Слайдов: 9

Скачать или смотреть первую презентацию

Скачать или смотреть вторую презентацию

 

 

Объяснение 6 основных типов трансмиссии автомобиля

Слово «трансмиссия» или «коробка передач» является одним из тех терминов, с которыми многие знакомы, но большинство людей не знакомы с различиями между многими типами трансмиссии, используемыми сегодня. Коробка передач является одним из жизненно важных компонентов любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В этом руководстве объясняются некоторые из наиболее популярных типов автомобильных трансмиссий, используемых сегодня, и принципы их работы.

Что такое передача?

Трансмиссия — это устройство, предназначенное для изменения скорости двигателя в зависимости от необходимой мощности. Трансмиссия помогает оптимально передавать мощность от двигателя к колесам.

Попробуйте представить автомобиль без трансмиссии. При каждом обороте коленчатого вала ведущие колеса поворачивались одинаковое количество раз. Такое транспортное средство было бы неуправляемым, поскольку всегда крутило бы ведущие колеса; остановка означала бы выключение двигателя, а запуск означал бы, что машина внезапно подпрыгнет, как только вы повернете ключ. Его производительность будет плохой, и он будет потреблять много топлива. Наличие трансмиссии гарантирует, что обороты двигателя вашего автомобиля будут использоваться оптимально, производительность улучшится, и вы сможете перевести его в нейтральное положение. Нейтральная передача использует механизм сцепления, который отключает обороты двигателя от ведущих колес. Трансмиссия просто незаменимая составляющая любого автомобиля.

На протяжении всей истории автомобильные инженеры разрабатывали и внедряли множество типов трансмиссий. Мы можем разделить их на две характерные группы: автоматические и ручные. Автоматические коробки передач претерпели гораздо больше изменений, чем механические, особенно за последние несколько десятилетий. В этом руководстве объясняется, что вы должны знать о автомобильных трансмиссиях и как определить разницу между различными типами.

Сечение 6-ступенчатой ​​поперечной механической коробки передач на Международном автосалоне 2017 во Франкфурте, Германия

1. Механическая коробка передач

Механическая коробка передач существует с самого начала автомобильной эры. Чтобы правильно управлять автомобилем, водитель должен нажать на педаль сцепления, отключив коробку передач от двигателя, вручную выбрать нужную передачу и нажать на педаль сцепления, чтобы включить трансмиссию. Использование механической коробки передач требует определенного уровня навыков и координации левой ноги (сцепление), правой ноги (газ) и правой руки (рычаг переключения передач). Переключение требует скоординированных движений, чтобы управлять автомобилем плавно, чему часто довольно сложно научиться.

Преимущества механических коробок передач заключаются в аналоговом ощущении, высоком уровне вовлеченности водителя и ощущении контроля. Вот почему механическая коробка передач до сих пор широко используется в автомобилях для энтузиастов и некоторых спортивных автомобилях. Хотя механические коробки передач имеют меньшую производительность и более медленное переключение передач, они по-прежнему высоко ценятся некоторыми любителями вождения как надлежащая трансмиссия. Однако с технологическими улучшениями автоматических коробок передач механические коробки передач становятся менее распространенными.

Коробка передач АКПП в разрезе, вид спереди и сбоку.

2. Автоматические коробки передач

Большинство современных автомобилей оснащены автоматической коробкой передач, технология, которая существует с 1940-х годов. Концепция автоматической коробки передач проста. Водитель переводит автомобиль в положение «D» (для движения), и коробка передач переключается автоматически. Педали сцепления нет, только тормоз и акселератор, что значительно упрощает управление автомобилем с автоматической коробкой передач.

Автоматическая коробка передач гораздо более сложное устройство, чем механическая, особенно современные коробки передач со сложной электроникой. Классическая автоматическая коробка передач имеет преобразователь крутящего момента, который заменяет механизм сцепления механической коробки передач и плавно переключает передачи без участия водителя. Преимущества автоматической коробки передач заключаются в более спокойном вождении, эффективности и практичности.

Автоматические коробки передач начинались как 2-х или 3-х ступенчатые, а современные АКПП имеют 8-ступенчатые и даже 10-ступенчатые коробки. Чем больше передач имеет трансмиссия, тем лучше она может использовать мощность двигателя для повышения эффективности и производительности. Современные достижения улучшили время переключения в автоматах и ​​сделали их намного быстрее, чем когда-либо могли бы быть механические. Это одна из причин, по которой автоматическая коробка передач сейчас доминирует в отрасли, и она незаменима для некоторых типов транспортных средств, таких как внедорожники или пикапы. Многие современные автоматические коробки передач также имеют «ручной режим» или функцию, которая позволяет водителям управлять коробкой передач, самостоятельно выбирая нужную передачу.

Поперечное сечение бесступенчатой ​​трансмиссии на 67-м Международном автосалоне во Франкфурте, Германия, 2017 г.

3. Бесступенчатая трансмиссия (CVT) требуют от водителя переключения передач. Существует несколько типов трансмиссий CVT, но наиболее распространенным является вариатор на основе шкива, в котором используется V-образный ремень или цепь для соединения двух конусов, один из которых приводится в действие двигателем, а другой — ведущими колесами. При перемещении конусов навстречу и друг другу вариаторная трансмиссия создает разное передаточное число, что приводит к различному числу оборотов ведущих колес.

Именно поэтому вариатор часто называют «безредукторной трансмиссией». У него нет предварительно разработанного набора механических передаточных чисел, а непрерывный набор передаточных чисел, используемый в диапазоне оборотов.

Преимущества бесступенчатой ​​трансмиссии заключаются в оптимальном использовании мощности и крутящего момента двигателя (поскольку коробка передач всегда находится в правильном передаточном числе), компактных размерах и меньшем весе. Однако трансмиссия CVT редко используется в легковых автомобилях, поскольку она не выдерживает интенсивного использования и буксировки, а также не идеальна для движения по шоссе. Вариаторы обычно используются в скутерах, некоторых машинах и Toyota Prius.

4. Коробка передач с двойным сцеплением

Одной из самых интересных автоматических трансмиссий, используемых в современных автомобилях, является DCT или трансмиссия с двойным сцеплением. Эта конструкция наиболее известна своими компактными размерами и молниеносными переключениями, что сделало ее популярной в спортивных автомобилях и высокопроизводительных автомобилях. DCT — это автоматическая коробка передач, но она имеет два сцепления, одно для четных передач, а другое для нечетных. DCT не имеет гидротрансформатора, как обычный автомат. Он может очень быстро переключать передачи, поскольку система может быстро использовать тот или иной пакет сцепления, связанный с 1-3-5 или 2-4-6 передачами.

Компания Volkswagen успешно представила DCT в 2003 году на модели Golf MK4 R32, и впоследствии она использовалась во многих других автомобилях. DCT легче автоматической коробки передач, что облегчает ее установку в переднеприводных моделях с поперечно расположенными двигателями. Он также доказал свою надежность даже при высокопроизводительном использовании и непревзойденное время переключения, что сделало его фаворитом среди поклонников спортивных автомобилей. В большинстве случаев автомобили, оснащенные коробкой передач типа DCT, имеют подрулевые лепестки.

5. Последовательная механическая коробка передач

Последовательная механическая коробка передач редко используется в легковых автомобилях, но это лучший выбор для гонщиков. Этот очень сложный агрегат использует ощущение и контроль механической коробки передач с быстротой и точностью автоматической коробки передач. Он предназначен для экстремального использования на гоночной трассе. В секвентальных механических коробках передач есть сцепление, но оно используется только для трогания с места и выбора первой передачи. После этого водитель выбирает передачи рычагом переключения передач или подрулевыми лепестками. Водитель может сосредоточиться на вождении, в то время как передачи быстро переключаются без необходимости каждый раз выжимать сцепление.

Несмотря на преимущества, этот тип трансмиссии не используется в потребительских автомобилях из-за высокой стоимости. Кроме того, нет переключения передач или функции «кик-даун». Последовательная механическая коробка передач может переключаться только на следующую передачу вверх или вниз, а не пропускать две или три передачи, как обычная автоматическая коробка передач.

6. Полуавтоматические трансмиссии

На протяжении многих лет многочисленные компании экспериментировали с гибридами механической и автоматической коробок передач и создавали полуавтоматические трансмиссии. Основная идея заключалась в том, чтобы объединить эффективность и управляемость ручного управления с комфортом автоматического. До сих пор полуавтоматика имела неоднозначный успех и обычно не использовалась в потребительских автомобилях.

Полуавтомат может использовать сцепление для запуска автомобиля, но остальные переключения передач выполняются автоматически без контроля водителя. Другой способ — иметь конструкцию без сцепления (например, Porsche Sportmatic), которая запускается так же, как любая автоматическая коробка передач, а затем переключается как механическая. Несмотря на то, что основная концепция верна, полуавтоматическая коробка передач оказалась проблематичной и не обладала такими же характеристиками или реакцией, как автоматическая или механическая коробка передач.

Синаптическая передача в центральной нервной системе (раздел 1, глава 6) Neuroscience Online: электронный учебник по нейронаукам | Кафедра нейробиологии и анатомии

6.1 Синаптическая передача в простой рефлекторной цепи

Одним из простейших видов поведения, опосредуемых центральной нервной системой, является коленный рефлекс или рефлекс растяжения. В ответ на удар невролога молоточком по сухожилию надколенника возникает рефлекторное разгибание ноги. На рис. 6.1 показана нейросхема, контролирующая этот рефлекторный ответ. Растяжка сухожилия надколенника растягивает мышцу-разгибатель. В частности, он растягивает группу специфических рецепторов, известных как рецепторы мышечного веретена или просто рецепторы растяжения.

Рисунок 6.1

Растяжение вызывает потенциалы действия в рецепторах растяжения, которые затем распространяются по афферентным волокнам типа 1А, соматы которых расположены в ганглии задних корешков. Затем отростки этих сенсорных нейронов входят в спинной мозг и образуют синаптические связи с двумя типами клеток. Сначала образуется синаптическая связь с разгибательным мотонейроном, расположенным в передних рогах спинного мозга. В результате синаптической активации этого мотонейрона потенциалы действия возникают в мотонейроне и распространяются от вентральных корешков, в конечном счете вторгаясь в конечные области моторного аксона (т.

0071 нервно-мышечное соединение ), вызывая высвобождение ацетилхолина, деполяризацию мышечной клетки, формирование потенциала действия в мышечной клетке и последующее сокращение мышцы.

Сенсорные нейроны также образуют синаптические соединения с другим типом нейронов в спинном мозге, называемым интернейроном. Интернейроны названы так потому, что они располагаются между одним типом нейрона и другим. Конкретный показанный интернейрон является тормозным интернейроном. В результате его активации в процессе синаптической передачи в интернейроне возникают потенциалы действия. Потенциал действия в тормозном нейроне приводит к высвобождению химического вещества-трансмиттера, которое ингибирует двигательный нейрон-сгибатель, тем самым предотвращая неправильное движение. Этот конкретный рефлекс известен как моносинаптический рефлекс растяжения, потому что этот рефлекс опосредуется одним возбуждающим синаптическим реле в центральной нервной системе.

6.2 Ионные механизмы ВПСП

Синаптические потенциалы

Рис. 6.2. Обычно сенсорный нейрон активируется растяжением рецептора растяжения, но этот процесс можно обойти, вводя деполяризующий ток в сенсорный нейрон. Этот стимул инициирует потенциал действия в сенсорном нейроне, что приводит к изменению потенциала двигательного нейрона. Этот потенциал известен как возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) ; возбуждающим, потому что он имеет тенденцию деполяризовать клетку, тем самым увеличивая вероятность возбуждения потенциала действия в двигательном нейроне, и постсинаптическим, поскольку этот потенциал регистрируется на постсинаптической стороне синапса.

Ионные механизмы ВПСП в спинальном мотонейроне практически идентичны ионным механизмам ВПСП в нервно-мышечном синапсе. В частности, медиаторное вещество диффундирует через синаптическую щель и связывается со специфическими

ионотропных рецепторов на постсинаптической мембране, что приводит к одновременному увеличению проницаемости для натрия и калия (см. рис. 4.10). Механизмы высвобождения также идентичны механизмам нервно-мышечного соединения. Потенциал действия в пресинаптических окончаниях приводит к открытию потенциалзависимых каналов Ca ²⁺ , а приток Ca ²⁺ вызывает высвобождение медиатора.

6.3 Различия между ВПСП в скелетном нервно-мышечном соединении и ВПСП в ЦНС

Существуют два принципиальных различия между процессом синаптической передачи в сенсомоторном синапсе в спинном мозге и процессом синаптической передачи в нервно-мышечном соединении. Первый , медиаторное вещество, высвобождаемое сенсорным нейроном, представляет собой не АХ, а глутамат аминокислоты. Действительно, в центральной нервной системе много разных передатчиков — до 50 и более, и с каждым годом этот список растет. К счастью, эти 50 или более веществ-трансмиттеров можно удобно сгруппировать в четыре основные категории:

ацетилхолин , моноамины , пептиды и аминокислоты . Секунда , в отличие от амплитуды синаптического потенциала 50 мВ в нервно-мышечном соединении, амплитуда синаптического потенциала в спинальном мотонейроне в результате потенциала действия в афферентном волокне 1А составляет всего около 1 мВ.

6.4 Временное и пространственное суммирование

Если амплитуда постсинаптического потенциала составляет всего 1 мВ, как может запускаться потенциал действия в мотонейроне и рефлекторная функция? Обратите внимание, что ВПСП в 1 мВ вряд ли будет достаточно, чтобы довести мембранный потенциал двигательного нейрона до порогового значения, необходимого для срабатывания спайка. Если нет спайка, не будет и сокращения мышцы. Ответ заключается в том, что растяжение мышц запускает множественные потенциалы действия во многих различных рецепторах растяжения. На самом деле, чем больше растяжение, тем выше вероятность активации большего количества рецепторов растяжения. Этот процесс называется

набор . Следовательно, множественные афференты 1А сойдутся на спинномозговом мотонейроне и будут участвовать в его активации. Однако это не весь ответ. Напомним, что чем больше интенсивность раздражителя, тем больше число потенциалов действия, вызываемых сенсорным рецептором. Чем больше растяжение, тем большее количество потенциалов действия вызывается в одном сенсорном нейроне и тем большее количество ВПСП продуцируется в двигательном нейроне из этой последовательности потенциалов действия в сенсорной клетке. Процессы, посредством которых множественные ВПСП от пресинаптических нейронов суммируются в пространстве и времени, называются временной и пространственной суммацией.

Рисунок 6.3

Временное суммирование. Одиночный потенциал действия в сенсорном нейроне 1 вызывает ВПСП мощностью 1 мВ в двигательном нейроне. Теперь рассмотрим последствия запуска двух потенциалов действия в быстрой последовательности (см. рисунок выше). Вызываются два ПКП, второе из которых суммируется на заднем фронте первого. В результате двух потенциалов действия возникает суммарный потенциал амплитудой около 2 мВ. Если бы пресинаптических потенциалов действия было три и они возникали достаточно быстро, то общий потенциал был бы около 3 мВ и т. д. Временная суммация является строго пассивным свойством нервных клеток. Для его объяснения не нужны специальные механизмы ионной проводимости. Потенциалы суммируются из-за пассивных свойств мембран нервных клеток, в частности способности мембран накапливать заряд. Мембрана временно хранит заряд первой ПСП, а затем к ней добавляется заряд второй ПСП, чтобы получить потенциал в два раза больше, чем сначала. Этот процесс временной суммации очень сильно зависит от продолжительности синаптического потенциала. Временное суммирование происходит, когда пресинаптические потенциалы действия возникают в быстрой последовательности. Временные рамки зависят от пассивных свойств мембраны, особенно от постоянной времени.

Пространственное суммирование. Теперь рассмотрим двигательный нейрон, который получает два входа. Потенциал действия, генерируемый в сенсорном нейроне 1, вызывает ВПСП с напряжением 1 мВ, а единичный потенциал действия в сенсорном нейроне 2 также вызывает ВПСП с напряжением 1 мВ. Если потенциалы действия генерируются одновременно в сенсорном нейроне 1 и сенсорном нейроне 2, ВПСП суммируются, образуя суммарный ВПСП, который в два раза больше, чем отдельные ВПСП. Пространственная суммация в нервных клетках происходит из-за пространственной константы, способности заряда, произведенного в одной области клетки, распространяться на другие области клетки.

6.5 ТПСП

Активация нейрона в ответ на синаптический вход зависит от того, сколько потенциалов действия активируется на любом одном афферентном входе, а также от того, сколько отдельных афферентных путей активировано.

Решение о срабатывании также зависит от наличия тормозных синаптических входов. Искусственная деполяризация интернейрона для инициации потенциала действия вызывает временную гиперполяризацию мембранного потенциала двигательного нейрона (см. рис. 6.2). Временной ход этой гиперполяризации очень похож на ВПСП, но имеет обратный знак. Синаптический потенциал мотонейрона называется 9.0071 тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП) , потому что он имеет тенденцию отодвигать мембранный потенциал от порога, тем самым уменьшая вероятность того, что этот нейрон инициирует потенциал действия.

6.6 Ионные механизмы для ТПСП

Мембранный потенциал сгибательного мотонейрона составляет около -65 мВ, поэтому можно предположить, что ТПСП будет вызван увеличением проницаемости или проводимости иона, равновесный потенциал которого больше отрицательный, чем -65 мВ. Одним из возможных вариантов является калий. Калий опосредует некоторые тормозные синаптические потенциалы в центральной нервной системе, но не в конкретном синапсе между спинальным интернейроном и спинальным мотонейроном. В этом конкретном синапсе IPSP происходит из-за избирательного увеличения проницаемости для хлоридов. Обратите внимание, что равновесный потенциал для хлорида составляет около -70 мВ. Медиатор, высвобождаемый спинальным интернейроном, связывается с особым классом ионотропных рецепторов, которые обычно закрыты, но открыты и становятся избирательно проницаемыми для ионов хлора в результате связывания медиатора. В результате увеличения Cl 9При проницаемости 0090- мембранный потенциал перемещается от значения покоя -65 мВ к равновесному потенциалу Cl ^—. (Обратите внимание, что, в принципе, снижение проводимости Na ⁺ в состоянии покоя может также вызвать ТПСП.)

6.7 Передатчик вещества спинного тормозного нейрона

Что насчет вещества-передатчика, которое высвобождается тормозным интернейроном в спинном мозге? ? Передатчиком является глицин , аминокислота, которая часто используется в центральной нервной системе в качестве медиатора, оказывающего тормозящее действие. Однако он не самый распространенный. Наиболее распространенным передатчиком с тормозным действием является гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) .

6.8 Метаботропные синаптические ответы

Помимо ответов, опосредованных ионотропными рецепторами, существует совершенно отдельный класс синаптических потенциалов, длительность которых на порядки превышает длительность классических ВПСП. Это так называемые медленные синаптические потенциалы, и они опосредованы метаботропными рецепторами. Медленные синаптические потенциалы наблюдаются не у каждого постсинаптического нейрона, но, безусловно, у многих. На рисунке ниже показан постсинаптический нейрон, который получает два входа. Потенциал действия в нейроне 1 вызывает возбуждающий постсинаптический потенциал или ВПСП в постсинаптической клетке, продолжительность которого составляет около 20 мсек. Нейрон 2 также может производить постсинаптический потенциал, но его продолжительность более чем на три порядка больше, чем у обычного типа синаптического потенциала. Механизм этих медленных синаптических ответов включает изменения в метаболизме клетки.

Рисунок 6. 4

Рисунок 6.5

Один из механизмов медленного синаптического потенциала показан на иллюстрации слева (рис. 6.5) и на рис. 11.11. В отличие от ионотропных рецепторов, для которых рецепторы фактически являются частью комплекса каналов, каналы, продуцирующие медленные синаптические потенциалы, не связаны напрямую с рецепторами-медиаторами. Скорее, рецепторы отделены от канала. Эти рецепторы известны как метаботропные, потому что они связаны с изменениями метаболизма клетки и вообще с изменениями в активации специфических систем вторичных мессенджеров. Рисунок слева иллюстрирует пример одного типа ответа, который включает циклический каскад AMP. Медленные PSP в некоторых случаях опосредуются циклическим АМФ, но они также опосредуются другими протеинкиназами. Для реакции, показанной на рис. 6.5, передатчик активирует G-белки, что приводит к усилению синтеза циклического АМФ. Затем циклический АМФ приводит к активации циклической АМФ-зависимой киназы (PKA), которая фосфорилирует белок канала или компонент канала, а затем вызывает конформационные изменения в канале и изменение его ионной проницаемости. В отличие от прямого конформационного изменения, вызванного связыванием передатчика с комплексом рецепторных каналов (наблюдаемого в ответах, опосредованных ионотропными рецепторами), конформационное изменение вызывается фосфорилированием. Конкретный канал избирательно проницаем для K ⁺ и нормально разомкнут. В результате фосфорилирования канала PKA канал закрывается и становится менее проницаемым для K ⁺ . Поскольку нормальный потенциал покоя обусловлен балансом Na ⁺ и K ⁺ , уменьшение проводимости K ⁺ благоприятствует эффектам проводимости Na ⁺ , и возникает деполяризация.

Интересно отметить, что активация метаботропных рецепторов может вызывать эффекты, длящиеся гораздо дольше нескольких сотен секунд. Например, протеинкиназа А может диффундировать в ядро, где она может фосфорилировать белки (то есть факторы транскрипции), которые регулируют экспрессию генов.

6.9 Типы синаптической передачи

Эта и две предыдущие главы посвящены химической синаптической передаче. Как вы видели в химических синапсах, существует четко выраженный цитоплазматический разрыв, разделяющий пресинаптические и постсинаптические мембраны (рис. 6.6А).

Рисунок 6.6A

Рисунок 6.6B

Этот разрыв известен как синаптическая щель. Пресинаптическое окончание химических синапсов содержит высокую концентрацию митохондрий и синаптических пузырьков, имеется характерное утолщение постсинаптической мембраны. В результате деполяризации или потенциала действия в пресинаптических окончаниях из пресинаптических окончаний высвобождаются химические медиаторы, которые диффундируют через синаптическую щель и связываются с рецепторами на постсинаптической мембране. Это приводит к изменению проницаемости, которое создает постсинаптический потенциал. Для химических синапсов существует задержка (обычно длительностью примерно 0,5—1 мс) между возникновением потенциала действия в пресинаптической терминали и изменением потенциала в постсинаптической клетке. Синаптическая задержка связана со временем, необходимым для высвобождения медиатора, диффузии через щель и связывания с рецепторами на постсинаптической мембране. Химическая синаптическая передача, как правило, однонаправленная. Изменение потенциала в пресинаптической клетке высвобождает медиатор, который создает постсинаптический потенциал, но деполяризация в постсинаптической клетке не вызывает никаких эффектов в пресинаптической клетке, потому что в синаптической области из постсинаптической клетки не высвобождается медиатор. Наиболее преобладающим типом синапсов являются химические синапсы, и по этой причине они были в центре внимания этой и предыдущих глав.

Однако другая категория синапсов связана с электрической синаптической передачей. Электрическая синаптическая передача обеспечивается специализированными структурами, известными как щелевые соединения (рис. 6.6В), которые обеспечивают путь цитоплазматической непрерывности между пресинаптическими и постсинаптическими клетками. Следовательно, деполяризация (или гиперполяризация), вызываемая в пресинаптическом терминале, вызывает изменение потенциала постсинаптического терминала, что обусловлено прямым ионным путем между клетками. Для электрических синапсов присутствует минимальная синаптическая задержка; как только в пресинаптических окончаниях возникает потенциальное изменение, в постсинаптической клетке возникает отражение этого потенциального изменения. Электрические контакты находятся как в нервной системе, так и между другими возбудимыми мембранами, такими как гладкомышечные клетки и клетки сердечной мышцы. В этих мышечных клетках они обеспечивают важный путь для распространения потенциалов действия от одной мышечной клетки к другой.

6.10 Нейротоксины

Открытие некоторых токсинов значительно облегчило анализ потенциалов и химически управляемых каналов, а также процесс синаптической передачи. В следующей таблице показаны некоторые из них, которые оказались особенно полезными.

Некоторые важные нейротоксины
тетродотоксин (ТТХ)	Рыбий токсин, блокирующий поры зависимого от напряжения Na + канал.
μ-конотоксин (μ-CTX)	Токсин конусной улитки, охотящийся на рыбу, со свойствами, подобными ТТХ.
сакситоксин (СТХ)	Токсин морских динофлагеллят со свойствами, подобными ТТХ. STX также известен как паралитический яд моллюсков.
ω -конотоксин (ω-CTX)	Токсин конусной улитки, который блокирует определенные типы потенциалзависимых каналов Ca 2+ .
токсин воронкового паука (ω-Aga)	Токсин воронкового паука, который блокирует определенные типы потенциалзависимых каналов Ca 2+ .
апамин	Токсин пчелиного яда, блокирующий определенные типы Ca 2+ -активированный K + каналов.
харибдотоксин (ХТХ)	Токсин яда скорпиона, который блокирует поры некоторых Ca 2+ -активированных каналов K + и потенциалзависимых каналов K + .
кураре (d-тубокурарин)	Растительный токсин, являющийся конкурентным ингибитором никотиновых рецепторов АХ.
α -бунгаротоксин	Змеиный токсин, который является конкурентным и крайне необратимым ингибитором никотиновых рецепторов АХ.
пикротоксин	ГАМК Блокатор рецепторов , выделенный из семян Anamirta cocculus.
стрихнин	Блокатор рецепторов глицина, выделенный из семян восточно-индийского дерева Strychnos nux-vomica.
столбнячный токсин	Клостридиальный нейротоксин с цинкзависимой протеазной активностью; Расщепляет белки синаптических везикул в ЦНС и тем самым блокирует высвобождение нейротрансмиттеров.
ботулинический токсин	Клостридиальный нейротоксин с цинкзависимой протеазной активностью; Расщепляет белки синаптических везикул в нервно-мышечном соединении и тем самым блокирует высвобождение АХ.