Цитоплазма, гигантского аксона кальмара

Таблица 6-6. Ионный состав морской воды и цитоплазмы гигантского аксона кальмара (задача 6-24)

Гигантский аксон кальмара достигает примерно 0,5 — 1 мм в диаметре и нескольких сантиметров в длину (рис. 19-10). Электрод в виде стеклянного капилляра, заполненного проводящим раствором, может быть введен глубоко в цитоплазму по направлению оси клетки. С помощью такого электрода можно измерить разность потенциалов межд цитоплазмой и наружной поверхностью клетки — мембранный потенциал — во время прохождения импульса. Импульс можно вызвать коротким электрическим раздражением одного из концов аксона. В каком конце аксона это происходит, не важно, поскольку возбуждение может распространяться в любом направлении сила стимуляции, если она превысит определенный порог, тоже не имеет значения потенциал действия подчиняется закону все или ничего . [c.299]

Как внутри, так и снаружи аксона наиболее многочисленны ионы Ма , и СГ. Как и в других клетках, Ма К - насос поддерживает концентрационный градиент концентрация ионов натрия внутри клетки примерно в 9 раз меньше, чем снаружи, тогда как внутри - клеточная концентрация К почти в 20 раз выше по сравнению с внеклеточной средой. Какие ионы важны для потенциала действия Размеры гигантского аксона кальмара настолько велики, что можно выдавить из него цитоплазму, словно зубную пасту из тюбика, а затем [c.299]

Гигантский аксон кальмара занимает особое место в истории наших представлений о мембранном потенциале и потенциале действия. Благодаря его большим размерам (0,2-1,0 мм в диаметре и 5-10 см в длину) в него можно вводить электроды, и в прошлом такие электроды, хотя и очень крупные по сравнению с современными, позволили впервые измерить разность электрических потенциалов между цитоплазмой и внеклеточной жидкостью. При введении электрода в интактный гигантский аксон регистрируется мембранный потенциал, равный —70 мВ. Если аксон, помещенный в сосуд с морской водой, стимулировать, то при проведении нервного импульса мембранный потенциал временно возрастает от -70 мВ до +40 мВ. [c.61]

Как показали три простых наблюдения, для синаптической передачи необходим приток ионов кальция в окончание аксона. Во-первых, если в момент прибытия нервного импульса во внеклеточной среде вокруг окончания аксона эти ионы отсутствуют, то медиатор не высвобождается и передачи сигнала не происходит. Во-вторых, если через микропипетку искусственно ввести Са в цитоплазму нервного окончания, выход нейромедиатора происходит тотчас даже без электрической стимуляции аксона (это трудно осуществить на нервно-мышечном соединении из-за малых размеров окончания аксона, поэтому такой эксперимент был проведен на синапсе между гигантскими нейронами кальмара) В-третьих, искусственная деполяризация окончания аксона (тоже в синапсе между гигантскими нейронами) без нервного импульса и в условиях блокады натриевых и калиевых каналов специфическими токсинами [c.306]

В настоящее время более общепринятой является не ионообменная гипотеза, а гипотеза существования в клетках ионного насоса, выкачивающего из клеток ионы На+ и накачивающего в них ионы К+. Для. изучения этого процесса были использованы различные методические подходы. Из гигантского аксона кальмара можно, например, удалять всю цитоплазму, а оста ВШуюся клеточную оболочку заполнять различными ионными растворами. Сходным образом можно заполнить и тени эритроцитов. Наличие переноса ионов внутрь клеток и из клеток в окружающую среду наблюдалось как на указанных выше объектах, так и на различных интактных клетках других типов. Оказалось, чтО перенос ионов блокируется ингибиторами, например цианидом, который, как известно, нарушает почти все процессы окислительного метаболизма в клетках. Однако блокирование цианидом сним-ается при добавлении к клеткам АТР или других фосфатных соединений, характеризующихся высоким значением потенциала переноса групп. [c.361]

Гигантский аксон кальмара можно извлечь из тела животного, а его цитоплазму выдавить, как зубную пасту из тюбика. Если капельку вьщавленной аксоплазмы расплющить покровным стеклом и заснять через микроскоп на видеопленку (разд. 4.1.6), то можно увидеть, как органеллы движутся вдоль тонких нитевидных дорожек . Методом иммунофлуоресценции в сочетании с электронной микроскопией удается показать, что эти дорожки представляют собой отдельные микротрубочки. [c.311]

Цитоплазма, окружающая органеллы нервных клеток, состоит главным образом из воды, белков и неорганических солей (рис. 6.1). К белкам относятся как структурные макромолекулы и высокомолекулярные ферменты, так и более низкомолекулярные вещества типа полипептидов, пептидов и различных аминокислот. Концевые группы многих подобных молекул диссоциируют в водной среде цитоплазмы, и благодаря этому молекулы приобретают электрический заряд, т. е. превращаются в ионы. Содержание этих органических ионов в гигантском аксоне кальмара можно определить путем простого выдавливания цитоплазмы с ее последующим анализом. Подобный анализ показал, что главным органическим ионом нервных клеток является изетионат. Поскольку суммарный заряд этого иона отрицателен, он представляет собой органический анион (А ). Полагают, что в других типах нервных клеток содержатся глутамат, аспартат и органические фосфаты. Все подобные молекулы несут отрицательный суммарный заряд, т. е. являются анионами. [c.129]

Na/ a-обмен может обеспечивать как вход Са + в клетку, так и его выброс в межклеточное пространство в зависимости от потенциала на мембране и соотношения градиентов Na и Са +. Так, в цитоплазме возбужденной клетки концентрация свободного кальция в среднем увеличивается от 0,1 до 1 мкмоль/л и трансмембранный Ес , согласно уравнению Нернста (см. гл. 3), уменьшается примерно на 30 мВ, что создает условия для активации выброса Са + из клетки. Из этих данных, однако, не следует, что два разнонаправленных обменных потока представляют собой полностью симметричные процессы. Оказалось, что в ряде органов и тканей, включая сердце, обмен катионов существенно активируется в присутствии АТФ с цитоплазматической стороны мембраны. С помощью аналога АТФ—[у-5]АТФ, в котором кислород терминального фосфата заменен на серу и который по этой причине является субстратом протеинкиназ, но не АТФаз, показано четырехкратное ускорение процесса Na/Са-обмена в гигантских аксонах кальмара (R. DiPolo, L. Beauge, 1987). Таким образом, данный процесс может быть подвержен чрезвычайно тонкой регуляции, опосредованной протеинкиназными реакциями фосфорилирования и дефосфорилирования самого переносчика или соседнего минорного белка. [c.44]

Чтобы экспериментально определить число ионов натрия, входящих в клетку во время потенциала действия, гигантский аксон кальмара (диаметром 1 мм, длиной 5 см) был помещен в резервуар с раствором, содержащим радиоактивный Na" [удельная активность 2 х 10имп/(мин-моль)], и по всей длине аксона был передан единичный потенциал действия. Когда цитоплазму проанализировали на радиоактивность, оказалось, что внутрь аксона вошло 340 имп/мин. [c.62]

Два простых наблюдения показывают, что для синаптической передачи необходим приток нонов Са в окончание аксона. Во-первых, если во внеклеточной среде Са отсутствует, медиатор не высвобождается и передачи сигнала не происходит. Во-вторлх, если искусственно ввести Са в цитоплазму нервного окончания при помощи микропипетки, выход нейромедиатора происходит даже без электрической стимуляции аксона, рто трудно осуществить на нервно-мышечном соединении из-за малых размеров окончани аксона поэтому такой эксперимент был проведен на синапсе между гигантскими нейронами кальмара.) Эти наблюдения позволили воссоздать последо вательность событий, происходящих в окончании аксона, которая описана ниже. [c.96]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология