Реферат: Іонні механізми потенціалу дії. Методи фіксації

Запис у конфігурації whole-cell. Клітина епітелію збірної трубки. Трансмембранний потенціал -60 мВ. З інтервалами в 1 хвилину на 30 секунд в оточуючий розчин уводиться амилорид - інгібітор епітеліального натрієвого каналу (час введення показаний темними прямокутниками). До речі, чутливість до інгібіторів - це ще одна з найважливіших характеристик каналу. Введення амилорида щораз призводить до падіння струму до нуля, із чого видно, що практично вся провідність при -60 мВ у даній клітині - це провідність епітеліального натрієвого каналу. На противагу попереднього запису, зміни струму виглядають безперервними - це пов'язане з тим, що одночасно записується багато каналів (близько 2000), відповідно, є приблизно 2000 рівнів струму - від "усі відкриті" до "усі закриті".

Висновки

· Потенціал дії в більшості клітин виникає за рахунок короткочасного зростання натрієвої провідності, що прагне привести мембранний потенціал до рівня натрієвого рівноважного потенціалу й за яким треба збільшення калієвої провідності, що повертає мембрану в стан спокою.

· Зростання провідностей виникає завдяки потенціалзалежності натрієвих і калієвих каналів: імовірність їхнього відкриття зростає при деполяризації.

· Експерименти на аксоні кальмара з фіксацією потенціалу надали детальну інформацію про потенціалзалежності й тимчасовий хід змін провідностей. При деполяризації мембрани натрієва провідність спочатку швидко активується, а потім інактивується. Калієва провідність активується із затримкою й залишається на високому рівні доти, поки не скінчиться деполяризація.

· Часовий хід і потенціалзалежність змін натрієвих і калієвих провідностей у точності визначають амплітуду й часовий хід потенціалу дії, а також такі характеристики мембрани, як поріг активації й рефрактерний період.

· Теоретично активація натрієвої й калієвої провідностей при деполяризації повинна бути зв'язана зі зсувом заряду усередині клітини. Ці зсуви, названі воротними струмами, удалося виміряти експериментально.

· Експерименти з використанням методу пэтч-кламп доповнили відомості, отримані в більше ранніх досвідах з фіксацією потенціалу, новими деталями про процес збудження. Так, наприклад, натрієві канали відкриваються на досить короткий час, і ймовірність їхнього відкриття в ході деполяризації спочатку зростає, а потім знижується, відповідно до активації й інактивацією натрієвої провідності в цілій клітині. Різні кінетичні моделі були запропоновані з метою опису процесів активації й інактивації каналів.

· Кальцій відіграє важливу роль у збудженні. У деяких клітинах саме вхід кальцію, а не натрію, відповідає за фазу росту потенціалу дії. Крім того, позаклітинний рівень кальцію визначає збудливість мембрани. Зниження позаклітинної концентрації кальцію призводить до збільшення збудливості.

Література

1. Биофизика: Учеб. для биол. спец. унив. Под ред. Б.Н. Торусова и О.Р. Кольс. — М.:Высш.шк., 1968. — 467 стр.

2. Валькенштейн М.В. Биофизика: Учеб. пособие для биолог. и физиол. факультетов университетов. — М.: Наука, 1981. — 575 стр.

3. П.Г. Костюк, В.Л. Зима, І.С. Магура, М.С. Мірошниченко, М.Ф. Шуба Біофізика / За редакцією П.Г. Костюка. — Київ: «Обереги», 2001. — 544 стр.

4. П.Г. Костюк. Микроэлектродная техника. — К.: Изд-во АН УССР, 1960. — 244 стр.

5. Регистрация одиночных каналов / Под ред. Б.Сакмана, Э.Неера. — М.: «Мир», 1987. — 275 стр.

6. Рубин А.Б. Биофизика: Учеб. пособие для биолог. и физиол. факультетов университетов: В 2-х книгах. Кн.1. Теоретическая биофизика. — М.: Высшая школа, 1987. — 319 стр.

7. Рубин А.Б. Биофизика: Учеб. пособие для биолог. и физиол. факультетов университетов: В 2-х книгах. Кн.2. Биофизика клеточных процессов. — М.: Высшая школа, 1987. — 303 стр.

8. B. Sakmann, E. Neher Single-channel recording. — 1995.

9. Numberger M., Draguhn A. Patch-Clamp Technik. — 1996.

10. Jan C. Behrends & Niels Fertig: Planar Patch Clamping. In: Neuromethods. Bd. 38, S. 411—433.