Фиксация напряжения

Рис. 5.8. Метод фиксации напряжения используется для регистрации ионных токов через мембрану клетки при постоянном мембранном потенциале с помощью обратной связи компенсируются изменения потенциала вследствие

Рис. 82. Устройство для заряжения границы раздела между двумя несмешивающимися растворами с помощью четырехэлектродной системы (метод фиксации напряжения).

Рис. 3.5. Результаты исследований мембранного тока методом фиксации напряжения

Механизм генерации потенциала действия был изучен Ходжкином и Хаксли с использованием метода фиксации напряжения (простой обзор см в 19.5]). Схема метода фиксации напряжения [c.352]

Методы изучения ионных каналов основаны главным образом на том факте, что ионный ток-это род электрического тока, который может быть измерен почти мгновенно с высокой точностью и чувствительностью. Обычно для этого в клетку, мембрана которой содержит изучаемые каналы, вводят два микроэлектрода (рис. 18-10). Одним из этих двух внутриклеточных электро-дов измеряют величину мембранного потенциала относительно третьего электрода, находящегося в среде, в которую помещена клетка. Другой электрод используют для пропускания тока, который можно измерять. Если ток направлен внутрь клеткн, так что внутренний заряд изменяется в положительную сторону, то мембранный потенциал становится менее отрицательным по сравнению с нормальным потенциалом покоя. Сдвиг потенциала в этом направлении называют деполяризацией. При обратном направлении тока мембранный потенциал становится, напротив, более отрицательным, т.е. происходит гиперполяризация. И в том и в другом случае изменение мембранного потенциала приводит к возникновению ионного тока через мембранные каналы, уравновешивающего ток, пропускаемый с помощью электрода. Мембранный потенциал поддерживается на постоянном уровне тогда и только тогда, когда внутриклеточный заряд не уменьшается и не увеличивается или, иными словами, тогда и только тогда, когда ионный ток, протекающий через мембранные каналы, в точности равен и противоположен по направлению току, подводимому через электрод. Следовательно, если мембранный потенциал остается на постоянном уровне, то по величине тока, протекающего по электроду, можно судить о токе через мембранные каналы. Таким образом, этот электрод служит одновременно и для контроля мембранного потенциала, и для измерения тока, проходящего через каналы. В качестве дополнительного усовершенствования можно с помощью надлежащей электронной схемы автоматически регулировать подачу тока в зависимости от сигнала с электрода, измеряющего потенциал, таким образом, чтобы удерживать мембранный потенциал на любом заданном уровне V. Такой метод называют фиксацией напряжения, а задаваемое значение V-командным потенциалом. Устанавливая разные значения командного потенциала и измеряя при этом ток, необходимый для их поддержания, можно исследовать зависимость мембранной проводимости от мембранного потенциала. [c.80]

Основные трудности при разработке приборов представляют выбор схемы нагружения и конструктивное оформление диффузионных ячеек, требующих строгой фиксации напряженного состояния испытуемых образцов в различных температурных условиях при одновременном измерении скорости диффузии или величины проницаемости низкомолекулярных компонентов. [c.199]

После фиксации напряженного состояния поворотом гайки и снятия давления в цилиндре, созданное с помощью домкрата усилие уменьшается за счет контактных деформаций в резьбе и на поверхности гайки. Усилие затяжки определяют из уравнения совместимости деформаций по формуле [c.198]

ПОЛЯ почти полностью объясняется коронным разрядом. Возможность использования метода измерения диэлектрических потерь для оценки напряженности, при которой появляется коронный разряд, уже отмечалась ранее. Хотя этот метод фиксации напряжений, соответствующих моменту образования короны, не является чувствительным, он дает возможность измерять потери энергии в короне до значительно более высоких уровней, чем это можно сделать большинством других известных способов. Его применение наиболее целесообразно при возникновении короны на всем образце, а не в [c.162]

Экспериментальные результаты, полученные методом фиксации напряжения, привели Ходжкина и Хаксли к формулировке следующего феноменологического описания динамики нервной мембраны. Для описания процесса активации калия они вводят [c.354]

Здесь 7+относится к условию на верхней границе, V- — к условию на нижней границе. Когда условие (9.127) не выполнено, Ps g) обращается на границе в нуль. На основе этих формул можно теперь получить полное описание стационарных свойств аксона Ходжкина — Хаксли, находящегося под действием флуктуирующего напряжения в схеме фиксации напряжения. [c.357]

Метод фиксации напряжения дает возможность наблюдать, как мембранный потенциал контролирует открытие и закрытие ионных [c.299]

Канал изображен в виде расположенной в мембране макромолекулы со сквозной полостью посередине. Часть молекулы, обращенная в наружный раствор, несет гликозидные группы. Представления о функциональных участках канала—селективном фильтре, воротах и сенсоре напряжения — основаны преимущественно на методе фиксации напряжения и дополнены данными структурных исследований [c.129]

Токи, измеряемые на мышечном волокне лягушки в условиях фиксации напряжения. Верхние кривые — измерения тока при малом коэффициенте усиления нижние кривые — измерения при высоком коэффициенте усиления. В покоящемся нервно-мышечном окончании ток, регистрируемый при слабом усилении, равен нулю. Запись, сделанная при высоком коэффициенте усиления, отображает низкий уровень шума и одиночный импульс входящего тока, вызванный спонтанным выделением нейротрансмиттера из одиночного пресинаптического пузырька. При аппликации низкой концентрации ацетилхолина на малом усилении регистрируется большой постоянный входящий ток. Записи, сделанные при высоком усилении выявляют флуктуации, вызванные стохастическим открыванием большого числа каналов. Температура 8° С. [c.145]

На основе опытов по фиксации напряжения в аксоне кальмара А. Ходжкин и А. Хаксли сформулировали ряд важных принципов. 1. Перенос Na и К+ осуществляется различными невзаимодействующими структурами. 2. Изменение токов являются следствием изменения проницаемости мембран (для Na и К+). [c.175]

Фиксация напряженных состояний фермента. Иногда исследователи целенаправленно стремятся закрепить с помощью иммобилизации конформацию фермента, отличающуюся от нативной. Это, в частности, оказывается важным для детекции конформационных изменений в ферментах, индуцированных субстратами, кофакторами и другими специфическими лигандами. [c.99]

Рис. 19-26. Измерение тока через открытый канал ацетилхолинового рецептора при разных значениях мембранного потенциала. С помощью таких измерений можно установить ионную селективность каналов. Ток, переносимый через открытый канал ионами определенного вида, будет изменяться при изменении мембранного потенциала определенным образом в зависимости от вида иона и градиента его концентрации по обе стороны мембраны. Зная градиенты концентраций основных присутствующих ионов, можно определить ионную селективность канала путем простого измерения зависимости ток/напряжение более полную информацию можно получить в результате повторных измерений при других концентрациях иона. А. Зарегистрированный с помощью метода пэтч-клампа ток, проходящий через одиночный канал, находящийся в растворе с фиксированной концентрацией ацетилхолина, при трех различных значениях мембранного потенциала. В каждом случае канал случайным образом переходит из закрытого состояния в открытое и обратно, но при некотором значении мембранного потенциала, которое называют потенциалом реверсии, гок равен нулю даже тогда, когда канал открыт. В данном случае потенциал реверсии близок к О мВ. Б. Такое же явление можно наблюдать, измеряя после одиночной стимуляции нерва общий ток через больщое количество одиночных каналов с ацетилхолиновым рецептором, находящихся в постсинаптической мембране нервно-мыщечного соединения. На графиках показаны изменения этого гока, измеренного с помощью внутриклеточных электродов в условиях фиксации напряжения. Каналы открываются при коротком воздействии ацетилхолина, но если мембранный потенциал поддерживается на уровне потенциала реверсии, го ток равен нулю. Поскольку открытые каналы проницаемы как для Na . так и для К . а значения электрохимических движущих сил для этих ионов различны, нулевой ток в действительности соответствует уравновещенным и направленным навстречу друг другу токам Na и К . (Эти каналы проницаемы и для Са , но ток, переносимый ионами кальция, очень мал, так как их концентрация низка.)

Метод фиксации напряжения. Важные данные о природе биоэлектрических потенциалов можно получить в результате использования метода фиксации напряжения на плазматической мембране. Этот метод дает возможность подавлять развитие потенциалов действия и контролировать величину мембранного потенциала покоя. Для этого к двум электродам (внутри- или внеклеточным) присоединяют усилитель с обратной связью. Этот усилитель автоматически подает электрический ток, необходимый для смещения мембранного потенциала покоя на любой нужный в эксперименте уровень. В результате такого мгновенного изменения поляризации мембраны возникают ионные токи через мембрану. Так, если плазматическую мембрану деполяризовать до нуля, то возникающий при этом ток имеет три составляющие направленный наружу ток, обусловленный разрядкой мембранной емкости направленный внутрь ионный ток и направленный наружу ионный ток. [c.88]

Метод фиксации напряжения дает возможность (при соответствующих подходах) разделять суммарный ток через мембрану на отдельные его компоненты. [c.88]

И т. д. Теория Ходжкина и Хаксли основывается на раздельном измерении калиевого и натриевого токов. Для этого применяется метод фиксации напряжения (voltage lamp). Воспользуемся моделью, показанной на рис, 11.9. Замыкая мембрану металличе- [c.369]

Продолжительность и направление потока ионов через мембрану нейрона и его разделение на а+- и К+-составляющпе могут регистрироваться методом фиксации напряжения — основным приемом электрофизиологии (рис. 5.8). На мембране с помощью специального электронного устройства поддерживает- [c.118]

Рис. 19-11. Метод фиксации напряжения, с помощью которого изучают поведение ионных каналов, измеряя ток, протекающий через плазматическую мембран , когда мембранный потенциал поддерживается на каком-либо постоянном уровне. Используются два внутриклеточных электрода - один для контроля мембранного потенциала, а другой для введения в клетку гока определенной величины. Ток, входящий в клетку через электрод, вытекает наружу через ионные каналы в плазматической мембране на рисунке эта цепь выделена цветом. До тех пор пока мембранный потенциал имеет постоянную величину, ток 1, входящий в аксон через электрод, полностью уравновешивается суммарным током, вытекающим из клетки через всю поверхность аксона (в противном случае общий заряд внутри клетки изменился бы, что привело бы к сдвигу мембранного потенциала). Мембранный потенциал можно изменять, уменьшая или увеличивая ток. вытекающий наружу. Электронное устройство, фиксирующее напряжение, следит за мембранным потенциалом V и регулирует величину тока ] гаким образом, чтобы поддерживать V на постоянном уровне любое небольшое отклонение от заданного значения Ус автоматически приводит к изменению величины тока, благодаря чему мембранный потенциал не отклоняется от фиксированного значения У= Ус. Для того чтобы выяснить, как изменяется поведение мембранных каналов с течением времени, нужно резко переключить потенциал с одного фиксированного уровня на другой и проследить за соответствующими токами с помощью осциллоскопа. Измеряя величину тока при разных концентрациях Ма и в среде, можно вычислить, какая часть трансмембранного тока переносится теми и другими ионами, и определить вклад в этот ток N -селективных и К - селективных каналов. Метод фиксации напряжения может быть приспособлен для анализа поведения отдельных молекул, образующих ионные каналы, которые находятся в маленьких участках мембраны, закрывающих отверстие микроэлектрода в этом случае методику называют методом пэтч-клампа .

По определению потенциал-зависимые каналы-это такие каналы, которые открываются и закрываются в ответ на изменение трансмембранного потенциала. Это наводит на мысль о каком-то простом механизме включения и выключения каналоа Но в случае натриевых каналов, ответствеиных за потенциал действия, этот механизм несколько сложнее, и существенную роль в нем играет временная задержка. Поведение канала можно исследовать с помощью описанного выше метода фиксации напряжения. Если мембранный потенциал поддерживать на уровне нормального потенциала покоя (примерно - 70 мВХ натриевый ток практически отсутствует это указывает на то, что почти все натриевые каналы закрыты. Если теперь резко сдвинуть мембранный потенциал в положительную сторону, скажем до О мВ, и удерживать клетку в таком деполяризованном состоянии, то потенциал-зависимые натриевые каналы откроются и ионы На потекут в клетку вниз по градиенту концентрации. Этот нат мевый ток достигнет максимума примерно через 0,5 мс после того, как установится новое значение потенциала. Однако уже спустя несколько миллисекунд ток падает почти до нуля, даже если мембрана остается деполяризованной (рис. 18-И). Значит, каналы открылись на какой-то момент и вновь закрылись. Закрывшись, каналы переходят в инактивированное состояние, которое явно отличается от их первоначального закрытого состояния, когда они еще были способны открыться в ответ на деполяризацию мембраны. Каналы остаются инактивированными до тех пор, пока мембранный потенциал не вернется к исходному отрицательному значению и не закончится восстановительный период длительностью в несколько миллисекунд. [c.81]

Электровозбудимые мембраны играют первостепенную роль в изучении сложных неравновесных явлений, протекающих в биологических системах. Именно их сложность делала до последнего времени невозможным количественное описание большинства биологических систем. Нервные мембраны — одно из немногих исключений в биологии они были изучены количественно весьма подробно как в экспериментальном, так и в теоретическом плане. Одной из наиболее изученных систем является гигантский аксон кальмара. Диаметр его составляет приблизительно 500 мкм, что дает экспериментальные преимущества по сравнению с другими системами, поскольку в этот аксон гораздо легче вставить микроэлектроды, чтобы стимулировать или регистрировать его электроактивность. В понимании механизма действия электровозбудимых мембран большую роль сыграла работа Ходжкина и Хаксли [9.4] на гигантском аксоне кальмара, использовавшая метод фиксации напряжения (рис. 9.7 и 9.8). Они развили также успешное феноменологическое описание динамических свойств нервной мембраны, которое до сих пор занимает центральное место в электрофизиологии. [c.350]

Основная информация о природе токов, протекающих через мембрану, была получена с помощью четырехэлектродного нотенциостатического метода (рис. 82). В электрофизиологии, где этот метод был впервые применен, его принято называть методом фиксации напряжения. В основе метода лежит измерение токов, протекающих через мембрану, при постоянном мембранном потенциале. Это позволяет получить важную информацию о трансмембранных токах натрия, калия, кальция и других ионов. В настоящее время не вызывает сомнения существование в мембране специфических каналов переноса [c.237]

Голова машины обладала электронным глазом из фотоумножителей, который с помощью двух электродвигателей, поворачивающих его в вертикальной и горизонтальной плоскостях, мог смотреть в любом направлении. Обратная связь между глазом и двигателями позволяла фиксировать движущиеся объекты и следить за их движением. Если на мне был одет темный костюм, то машина следила за изменением положения моего лица, когда я ходил по лаборатории. Если же я одевал белый халат, то она совершала движения вверх и вниз, пытаясь найти на контуре точку фиксации. Напряжение, снимаемое с фотоглаза, обрабатывалось в комбинаторной схеме, которая выделяла отдельную контрастную точку или линию и подавляла сигналы от монотонно окрашенной поверхности, вроде белого халата, не содержащие информации, необходимой для оценки формы или контура, схема называлась фильтром деталей . Выходной сигнал с фильтра деталей через детектор признаков поступал в третий каскад — каскад памяти. Информация накапливалась в 16 регулируемых умножителях с переменным коэффициентом усиления (или весом ) составлявших память машины. Коэффициенты веса или усиления в начале работы машины имели одинаковое значение, так что они с равной вероятностью могли выдавать один из двух противоположных по значению сигналов. [c.158]

ВЧГ - высокочастотный генератор ВЧУС - усилитель высокой частоты ЗЧУС — усилитель звуковой частоты ФНЧ — фильтр нижних частот СФН — схема фиксации напряжения ЛСУ - логические схемы управления АЦП - аналого-цифровой Преобразователь ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь ВС - вентильные схемы ОЗУ - оперативное запоминающее устройство Л - сопротивление обратной связи [c.59]

Несмотря на то что в настоящее время накоплен достаточно большой фактический материал, свидетельствующий о том, что ПД у высших растений — широко распространенная и важная функция, механизмы его генерации остаются слабо изученными. Данные о природе трансмембранных ионных токов или нетто-потоков (/ = сопровождающих ПД, получены преимущественно на гигантских клетках харовых водорослей и в гораздо меньшей степени — на клетках высших растений. Последние имеют сложную структуру проводящих возбуждение тканей и мелкие клетки, поэтому для них пока не осуществлены исследования ионных токов при возбуждении общепринятым в электрофизиологии методом фиксации напряжения. Основным приемом при изучении этого вопроса у высших растений является анализ ионных сдвигов, возникающих во время генерации и распространения ПД. [c.137]

Результаты некоторых экспериментов в условиях фиксации напряжения на плазмалемме и тонопласте подтвердили вывод о том, что фазу деполяризации ПД у харофитов определяет ионный ток С1" — 7с1 [23]. Авторы показали, что добавление в наружную среду эквивалентных количеств a l2 или Na l смещало потенциал реверсии входящего (деполяризующего) тока на одну и ту же величину в соответствии с уменьшением равновесного потенциала Ef для аниона С1" (для катионов Na и Са равновесный потенциал при введении добавок во внешнюю среду должен не уменьшаться, а увеличиваться). [c.142]

Рис. 7.4. A. Схема экспериментальной установки для исследований гигантского аксона кальмара методом пространственной фиксации и фиксации напряжения. Потенциал мембраны устанавливается на определенном уровне с помощью источника напряжения (1) для регистрации этого потенциала используют усилитель (2). Усилитель (2) соединен с усилителем обратной связи (3). С помощью усилителя (3) через мембрану пропускают ток, компенсирующий иоиные токи при данном значении фиксированного потенциала. Этот ток измеряется на сопротивлении (4). (Kandel, 1976.) Б—Г. Упрощенные эквивалентные схемы ионных токов, возникающих в условиях пространственной фиксации и фиксации напряжения (Hubbard et al., 1960, с изменениями).

Величины ТФП были определены методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Опыты проводили на плоских бислойных липидных мембранах (БЛМ) в условиях фиксации напряжения. БЛМ фомировались из динасыщенных синтетических и природных фосфолипидов, имеющих температуру фазового перехода указанного типа в области 40—60 С. Регистрировались флуктуации тока, появление которых указывало на рождение пор (рис. 2.16). На рис. 2.16 видно, что исходно флуктуации тока отсутствуют и регистрируется только шум. Достижение температуры, соответствующей температуре основного фазового перехода (ТФП) липида, сопровождается появлением отдельных флуктуаций тока длительностью 1 с. Слева на рисунке представлены реализации флуктуаций тока, справа - соответствующие гистограммы распределения по электрической проводимости. На рисунке показаны характерные записи флуктуаций тока для четырех индивидуальных фосфолипидов с различными температурами фазового перехода. Сопоставление реализаций тока и гистограмм показывает их однотипность для 54 [c.54]

Опыты с фиксацией напряжения. Для доказательства реша-юш,ей роли ионных токов в генерации нервного импульса были поставлены знаменитые опыты с фиксацией мембранного потенциала (Ходжкин, Хаксли и др.). [c.83]

Методы перфузии клеток. Применение вне-и внутриклеточных электродов и метода фиксации напряжения особенно целесообразно в исследованиях на перфу- [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология