Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Электроды внутриклеточные

Рис. 5.1. Регистрация мембранного потенциала нервной клетки, о — путем введения внутриклеточного (микро)электрода б—путем введения электрода внутрь аксона (возможно, только при очень большом диаметре аксона, например в случае гигантского аксона кальмара). Рис. 5.1. Регистрация <a href="/info/4005">мембранного потенциала</a> <a href="/info/103255">нервной клетки</a>, о — <a href="/info/527705">путем введения</a> внутриклеточного (<a href="/info/809428">микро)электрода</a> б—<a href="/info/527705">путем введения</a> электрода внутрь аксона (возможно, только при <a href="/info/1034817">очень большом</a> диаметре аксона, например в случае <a href="/info/1276958">гигантского аксона</a> кальмара).

Рис. 18-21. Схема распространения потеициала действия (нервного импульса). А. Потенциал, регистрируемый внутриклеточными электродами, расположенными вдоль аксона. Б. Конформа-ционные изменения натриевых каналов и токи, обусловливающие распространение нервного импульса. Рис. 18-21. <a href="/info/855419">Схема распространения</a> потеициала действия (<a href="/info/99774">нервного импульса</a>). А. Потенциал, регистрируемый внутриклеточными электродами, расположенными вдоль аксона. Б. Конформа-ционные <a href="/info/510131">изменения натриевых</a> каналов и токи, обусловливающие <a href="/info/1548515">распространение нервного</a> импульса.
    Электроды. Внутриклеточное отведение ПД (рис,26) осуществляется обычными стеклянными микроэлектродами, вводимыми в клетку для регистрации (см. раздел 1). [c.102]

    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]


    Каждый пузырек, выбрасывая свое содержимое в синаптическую щель, вызывает изменение мембранного потенциала постсинаптической клетки, и это можно регистрировать с помощью внутриклеточного электрода. Стимуляция [c.97]

    Изготовлены миниатюрные электроды [21] с жидким ионообменником такого размера, что ими можно измерять ионную активность во внутриклеточной жидкости. [c.271]

    Время установления равновесных потенциалов электродов колеблется от долей секунды до нескольких минут, что позволяет применять ионоселективные электроды для изучения термодинамики растворов электролитов (определения коэффициентов активности), а также для исследования кинетики химических реакций, диффузии и других процессов массопереноса в ионных средах. Особо важное значение приобретают ионоселективные электроды в медицине и биологии. С их помощью стало возможным следить за изменением ионного состава биологических жидкостей в динамике процессов, а также получать информацию о внутриклеточном изменении концентрации. (активности) ионов Na , Са " , Н" , С1 и др. [c.3]

    Во-первых, из-за невозможности измерения потенциала отдельного электрода измеряется не потенциал, а электродвижущая сила элемента, соответствующего реакции взаимодействия двух систем исследуемой и стандартной. Далее, окислительный потенциал можно вычислить термодинамически из значений констант равновесия или термохимических данных 11, 12] можно так же измерить потенциал колориметрически 3—5, 13], что делается, в частности, при внутриклеточном его определении. Кроме того, согласно уравнению (1.9) окислительный потенциал связан с активностью окисленной и вос- [c.13]

    Концентрацию ионов можно измерять внутриклеточными электродами [15] [c.196]

    Можно поддерживать мембранный потенциал на постоянном уровне по всей длине аксона, пропуская ток надлежащей величины через металлическую проволочку, введенную по оси аксона, и одновременно регистрируя мембранный потенциал с помощью другого внутриклеточного электрода (см. рис. 19-11). Если мембранный потенциал внезапно отклонить от уровня покоя и вызвать продолжительную деполяризацию мембраны (А), то натриевые каналы начинают быстро открываться, и это продолжается до тех пор, пока проницаемость мембраны для ионов натрия не превысит проницаемость ее для калия затем натриевые каналы спонтанно закрываются даже при неизменном мембранном потенциале. Калиевые каналы тоже открываются, но с некоторой задержкой, так что проницаемость мембраны для калия возрастает в то время, когда проницаемость для натрия уже снижается (Б) теперь эксперимент очень быстро повторить, возвратив на короткое мембранный потенциал к уровню покоя и вновь деполяризовав мембрану, то реакция мембраны будет иной в результате продолжительной деполяризации натриевые каналы инактивируются, поэтому вторичная деполяризация уже не изменяет проводимость мембраны, как это [c.299]

Рис. 19-12. Распространение нотенциала действия А. Потенциалы, регистрируемые группой внутриклеточных электродов, расположенных вдоль аксона. В. Конформационные изменения натриевых каналов и токи (показаны красным ютом), обусловливающие распространение сдвига Рис. 19-12. Распространение <a href="/info/951269">нотенциала</a> действия А. Потенциалы, регистрируемые <a href="/info/1642930">группой внутриклеточных</a> электродов, расположенных вдоль аксона. В. <a href="/info/510131">Конформационные изменения натриевых</a> каналов и токи (показаны красным ютом), обусловливающие распространение сдвига
    Скелетные мышечные волокна позвоночных, подобно нервным клеткам, способны возбуждаться под действием электрического тока, и поэтому нервно-мышечное соединение (рис. 19-16) оказалось хорошей моделью химического синапса вообще. Двигательный нерв и иннервируемую им мышц> можно отделить от окружающей ткани и поддерживать в функционально активном состоянии в питательной среде определенного состава. Стимулируя нерв через наружные электроды, можно с помощью внутриклеточного микроэлектрода регистрировать ответ одиночной мышечной клетки (рис. 19-17). Па рис. 19-18 сравнивается тонкая структура нервно-мышечного соединения и типичного синапса межд> двумя нейронами центральной нервной системы. [c.305]

Рис. 19-21. Постсинаптический ответ на одиночный нервный импульс в нервно-мышечном соединении кривая изменений потенциала в мышечной клетке лягушки, полученная, как и на рис. 19-17, с помощью внутриклеточного электрода, расположенного вблизи синапса В норме постсинаптический потенциал (ПСП) - деполяризация, возникающая при прямом воздействии нейромедиатора на мембрану мышечной клетки, -достаточно велик для возбуждения потенциала действия, который может помешать эксперименту. Чистый ПСП, не осложненный нервным импульсом можно получить при введении средних концентраций кураре во внеклеточную среду. Этот яд, связываясь с частью рецепторов и блокируя их реакцию на нейромедиатор, снижает величину ПСП до уровня, при котором потенциал действия не возникает Рис. 19-21. Постсинаптический ответ на одиночный <a href="/info/99774">нервный импульс</a> в <a href="/info/510417">нервно-мышечном соединении</a> <a href="/info/858556">кривая изменений</a> потенциала в <a href="/info/1279682">мышечной клетке</a> лягушки, полученная, как и на рис. 19-17, с <a href="/info/1418904">помощью внутриклеточного</a> электрода, расположенного вблизи синапса В норме <a href="/info/102674">постсинаптический потенциал</a> (ПСП) - деполяризация, возникающая при <a href="/info/125248">прямом воздействии</a> нейромедиатора на мембрану <a href="/info/1279682">мышечной клетки</a>, -достаточно велик для <a href="/info/374715">возбуждения потенциала</a> действия, который может помешать эксперименту. Чистый ПСП, не осложненный <a href="/info/99774">нервным импульсом</a> <a href="/info/1715115">можно получить</a> при введении <a href="/info/72957">средних концентраций</a> кураре во внеклеточную среду. Этот яд, связываясь с <a href="/info/1561444">частью рецепторов</a> и блокируя их реакцию на нейромедиатор, снижает величину ПСП до уровня, при <a href="/info/1536031">котором потенциал</a> действия не возникает

Рис. 1S-10. Схема приспособления для изучения зависимости между мембранным оотенциалом и током, проходящим через клеточную мембрану. Стрелки указывают направлевие тока. Чаще всего используются внутриклеточные электроды, изготовленные из тонкой стеклянной трубочки, кончик которой оттянут до диаметра в несколько долей микрометра и которая заполнена проводящим раствором электролита, например КС1. Когда электрод вводят в клетку, то мембрана плотно прилипает к стеклу электрода так, что внутренность электрода соединяется с внутренностью клетки, но изолируется от наружной жидкости. Недостаток этого метода состоит в том, что у сильно вытянутых клеток потенциал, и> меренный на кончике электрода, может отличаться от потенциала в отдаленных частях клетки. Прн работе с некоторыми очень крупными клетками, такими как гигантский нейрон кальмара, эта проблема решается путем использования внутриклеточных электродов в виде тонких металлических проволочек, тянущихся по всей длине аксона. Рис. 1S-10. <a href="/info/616316">Схема приспособления</a> для <a href="/info/1459217">изучения зависимости</a> между мембранным оотенциалом и током, проходящим <a href="/info/1413654">через клеточную</a> мембрану. Стрелки указывают направлевие тока. Чаще всего используются внутриклеточные электроды, изготовленные из тонкой <a href="/info/1119057">стеклянной трубочки</a>, кончик которой оттянут до диаметра в несколько долей микрометра и которая заполнена проводящим раствором электролита, например КС1. Когда электрод вводят в клетку, то <a href="/info/1402002">мембрана плотно</a> прилипает к <a href="/info/353144">стеклу электрода</a> так, что <a href="/info/648468">внутренность электрода</a> соединяется с <a href="/info/1338485">внутренностью клетки</a>, но изолируется от наружной жидкости. Недостаток этого метода состоит в том, что у сильно вытянутых клеток потенциал, и> меренный на кончике электрода, может отличаться от потенциала в отдаленных <a href="/info/1899264">частях клетки</a>. Прн работе с <a href="/info/1593647">некоторыми очень</a> крупными клетками, такими как <a href="/info/509260">гигантский нейрон кальмара</a>, эта <a href="/info/1624521">проблема решается</a> <a href="/info/262123">путем использования</a> внутриклеточных электродов в виде <a href="/info/831334">тонких металлических</a> проволочек, тянущихся по <a href="/info/1469882">всей</a> длине аксона.
    Наиболее прямые указания на межклеточный транспорт через плазмодесмы были получены в экспериментах с введением красителей и с пропусканием электрического тока. Так, например, флуоресцентные красители лишь с трудом проходят через плазматическую мембрану, однако после введения их с помощью микрокапилляра в одну из клеток листа элодеи они довольно быстро появляются в соседних клетках. Точно так же при подаче электрических импульсов внутрь одной из клеток эти импульсы регистрируются (хотя и в ослабленном виде) электродами в соседних клетках. Степень ослабления электрического сигнала зависит от плотности расположения плазмодесм и от числа клеток, находящихся межд> электродами. Кроме того, электрод, приложенный к наружной поверхности плазматической мембраны, не улавливает сигналов, поданных внутрь клетки значит, они распространяются какими-то внутриклеточными путями. [c.400]

    В последние годы разработаны методики [23] для определения внутриклеточного pH у бактерий с помощью ядерного магнитного резонанса. Можно также определять рН,-, используя флуоресцентные красители, такие, как пирамин 20]. Зная рН,-, легко определить рНо с помощью стеклянного электрода и затем вычислить ДрН. [c.459]

    Хотя наружные электроды и позволяют установить, что в растениях для связи между клетками используются электрические сигналы, они не дают никаких указаний относительно механизмов передачи или участвующих в ней клеток. С помощью внутриклеточных микроэлектродов (см. рис. 7.8) удалось показать, что определенные клетки во флоэме и протоксилеме мимозы являются возбудимыми (рис. 13.3). Их потенциал покоя, т. е. трансмембранный потенциал до возбуждения, значительно более отрицателен, чем у окружающих клеток. Когда в результате электрической или химической стимуляции этот потенциал (т. е. электроотрицательность внутренней стороны мембраны) снижается до определенного порогового уровня, клетка дает [c.393]

    Внутриклеточная активность К+. Для описания роли К+- равно как и других ионов, в возникновении необходимы сведения не только о составе омывающей клетку среды, но и внутриклеточных эффективных концентрациях этих ионов. Измерение внутриклеточной активности ионов у высших растений осуществляют обычно с помощью ионселективных электродов [43, 112, 130. 180], а также методами пламенной фотометрии [180] и радиометрии (с помощью радиоактивных изотопов) [112]. [c.30]

    По характеру расположения электродов различают два способа отведения ПД монофазный, или униполярный, и двухфазный, или биполярный. При двухфазном отведении оба измерительных электрода располагаются на поверхности или внутри органов (клеток), проводящих ПД. При монофазном отведении один электрод является измерительным (иначе, активным, дифферентным), а другой — электродом сравнения (пассивным, референтным, индифферентным). Электрод сравнения при внеклеточной регистрации ПД помещают на значительном удалении от измерительного, там, куда ПД не доходит. Такой областью могут служить корни или листовая пластинка (как на рис.27). При внутриклеточной регистрации пространственного разделения электродов не осуществляют. Электрод сравнения находится в контакте с поверхностью той же клетки, в которую введен измерительный электрод (см. рис.26). Желательно, чтобы площадь поверхности, контактирующей с объектом, у электрода сравнения всегда была [c.102]

    Ответ на этот вопрос был получен в работах исследователей из Стэнфордского университета Джона Николлса и его сотрудников. Рассмотрим сначала Ь-нейрон. В тело этого нейрона и в тело сенсорного нейрона, расположенного в том же ганглии, были введены микроэлектроды. Прямое раздражение сенсорного лейрона путем подачи электрического импульса через внутриклеточный электрод приводило к возникновению в этом нейроне потенциала действия. Это сопровождалось и реакцией со сто-,роны Ь-нейрона, которая заключалась в деполяризующем синаптическом потенциале, вызывавшем возникновение небольшого по амплитуде импульса (см. рис. 20.2). Анализ латентных периодов и других свойств потенциалов, возникавших при стимуляции всех трех разновидностей сенсорных нейронов, показал, что Т-нейрон соединен с Ь-нейроном электрическим синапсом, Ы-нейрон — химическим синапсом, а Р-нейрон — и электриче- Ским, и химическим синапсами. Было обнаружено также, что химические синапсы обладают высокой пластичностью при повторном раздражении ответ в них существенно облегчается. Напротив, ответы, опосредуемые электрическими синапсами, оставались сравнительно неизменными (рис. 20.2). [c.52]

    Внутриклеточными электродами зарегистрированы ПД в возбудимых клетках локомоторных растений мимозы, венериной мухоловки. росянки и др. [429. 430. 630. 631. 692]. Наибольшей величины Апд достигает в возбудимой клетке черешка мимозы — до 180 мВ. Это больше, чем обычно наблюдаемые изменения в нервных волокнах при ПД ( 120 мВ). По крайней мере внешняя причина такого феномена [c.119]

    Для отведения биопотенциалов растений применяют лабораторные иеполяризующиеся электроды, как правило, хлорсеребряные (ЭВЛ-1МЗ и др.), чтобы на измеряемую разность потенциалов ие влияла э. д. с. поляризации электродов. Внутриклеточные биопотенциалы регистрируют ири помощи микроэлектродов, поверхностные— через влажные марлевые, ватные и другие фитили. Для изучения динамики или быстрых изменений разности потенциалов, т. е. биоэлектрических реакций растений, используют самопишущие милливольтметры постоянного тока или компьютеры. [c.25]

    К прикладной Б. относится разработка ионселек-тивных микроэлектродов для внутриклеточного использования, микроэлектродов для внутриклеточных инъекций электрохимически активных в-в, электрохим. биосенсоров (бактериальные и тканевые электроды) и ионселективных электродов, использующих ионофоры. К медико-биол. приложениям относится изучение внеклеточных электрич. полей и механизмов воздействия внеш. полей и токов на физиол. процессы, включая регенерацию тканей. [c.293]

    Стеклянные рМе-электроды наиболее часто применяются в медико-биологических исследованиях. Достаточно полный обзор применения этих электродов приведен в книге [1], в статьях, посвященных анализу биологических жидкостей in vitro [108] и in vivo [59], в работах [109, 110] — внутриклеточные и внутритканевые определения с помощью стеклянных микроэлектродов, в работе [111] — клинические исследования. Отсылая читателя к этим обзорам, упомянем только еще не вошедшие в них работы советских авторов в области кардиологии [112, ИЗ], а также хирургии [114]. [c.331]

    Скелетные мышечные волокна позвоночных, подобно нервным клеткам, способны возбуждаться под действием электрического тока, и нервно-мышечное соедшенае (рис. 18-24) может служить хорошей моделью химического синапса вообще. На рис. 18-25 сравнивается тонкая структура этого синапса с типичным синапсом между двумя нейронами головного мозга. Двигательный нерв и иннервируемую им мышцу можно отделить от окрузкаюшей ткани и поддерживать в функционирующем состоянии в среде определенного состава. Возбуждая нерв через наружные электроды, можно с помошью внутриклеточного микроэлектрода регистрировать ответ одиночной мышечной клетки (рис. 18-26). Микроэлектрод сравнительно легко ввести в волокно скелетной мышцы, так как это очень крупная клетка (порядка 100 мкм в диаметре). [c.96]

Рис. 18-28. Миниатюрные синаптические потенциалы (часто называемые миниатюрными потенциалами концевой пластин1си Х зарегистрированные в мышце лягушки с помощью внутриклеточного электрода, помешенного вблизи нервно-мышечного соединения. Каждый Ш1К-ЭТ0 пост-сншштический потенциал, возникший в результате высвобождения медиатора из одного синаптического пузырька. Этот процесс осуществляется случайным образом, обычно с частотой около одного пузырька в секунду, но в данном примере гораздо чаще. (Р. Fatt, Рис. 18-28. <a href="/info/1339407">Миниатюрные синаптические</a> потенциалы (часто называемые миниатюрными потенциалами концевой пластин1си Х зарегистрированные в <a href="/info/1389993">мышце лягушки</a> с <a href="/info/1418904">помощью внутриклеточного</a> электрода, помешенного вблизи <a href="/info/510417">нервно-мышечного соединения</a>. Каждый Ш1К-ЭТ0 пост-сншштический потенциал, возникший в результате <a href="/info/101005">высвобождения медиатора</a> из одного синаптического <a href="/info/3782">пузырька</a>. Этот <a href="/info/1581798">процесс осуществляется</a> случайным образом, обычно с частотой около одного <a href="/info/3782">пузырька</a> в секунду, но в данном примере гораздо чаще. (Р. Fatt,
    Прикосновение к сифону ведет к возбуждению грушш сенсорных нейронов. Эти нейроны образуют возбуждающие синапсы на других нейронах, которые непосреяственно управляют мышцами, втягивающими жабру. Реакцию последней группы нейронов на импульсы от сенсорных нейронов можно регистрировать внутриклеточным электродом оказывается, во время привыкания величина постсинаптического потенциала при повторном возбуждении уменьшается. При сенситизации наблюдается обратный эффект-постсинаптический потенциал возрастает. И в том и в другом случае изменение величины потенциала-это результат изменения количества медиатора, высвобождаемого из пресинаптических окончаний возбужденных сенсорных нейронов. Высвобождение медиатора контролируется ионами Са , входящими в окончание под действием нервных импульсов. В случае привыкания повторяющееся возбуждение сенсорных клеток модифицирует белки каналов в окончаниях их аксонов таким образом, что приток Са в клетку уменьшается напротив, при сенситизации поступление Са в клетку возрастает. Наиболее понятны молекулярные механизмы изменений, происходящих при сенситизации. [c.117]

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.) Рис. 19-26. <a href="/info/525557">Измерение тока</a> через <a href="/info/328083">открытый канал</a> <a href="/info/265738">ацетилхолинового рецептора</a> при разных <a href="/info/995730">значениях мембранного потенциала</a>. С <a href="/info/1474363">помощью таких</a> измерений можно установить <a href="/info/250593">ионную селективность</a> каналов. Ток, переносимый через <a href="/info/328083">открытый канал</a> <a href="/info/1795884">ионами определенного вида</a>, будет изменяться при изменении <a href="/info/1693149">мембранного потенциала определенным</a> образом в зависимости от <a href="/info/1647686">вида иона</a> и градиента его концентрации по обе <a href="/info/1388494">стороны мембраны</a>. Зная <a href="/info/25910">градиенты концентраций</a> основных <a href="/info/219998">присутствующих ионов</a>, можно <a href="/info/1645022">определить ионную селективность</a> канала путем <a href="/info/1512907">простого измерения</a> зависимости ток/напряжение более <a href="/info/1697995">полную информацию</a> <a href="/info/1715115">можно получить</a> в <a href="/info/1906133">результате повторных</a> измерений при <a href="/info/518263">других концентрациях</a> иона. А. Зарегистрированный с <a href="/info/392475">помощью метода</a> <a href="/info/1339534">пэтч</a>-клампа ток, проходящий через <a href="/info/1327510">одиночный канал</a>, находящийся в растворе с <a href="/info/380879">фиксированной концентрацией</a> ацетилхолина, при трех различных <a href="/info/995730">значениях мембранного потенциала</a>. В каждом случае канал случайным <a href="/info/1647022">образом переходит</a> из <a href="/info/857493">закрытого состояния</a> в открытое и обратно, но при некотором <a href="/info/995730">значении мембранного потенциала</a>, которое называют потенциалом реверсии, гок равен нулю даже тогда, когда канал открыт. В данном случае <a href="/info/1358081">потенциал реверсии</a> близок к О мВ. Б. Такое же явление <a href="/info/1633457">можно наблюдать</a>, измеряя после одиночной стимуляции нерва общий ток через <a href="/info/199843">больщое количество</a> одиночных каналов с <a href="/info/265738">ацетилхолиновым рецептором</a>, находящихся в постсинаптической мембране нервно-<a href="/info/187630">мыщечного</a> соединения. На графиках показаны изменения этого гока, измеренного с <a href="/info/1418904">помощью внутриклеточных</a> электродов в <a href="/info/1399694">условиях фиксации</a> напряжения. Каналы открываются при коротком воздействии ацетилхолина, но если <a href="/info/4005">мембранный потенциал</a> поддерживается на уровне <a href="/info/1358081">потенциала реверсии</a>, го ток равен нулю. Поскольку открытые каналы проницаемы как для Na . так и для К . а значения электрохимических движущих сил для этих <a href="/info/1176827">ионов различны</a>, нулевой ток в действительности соответствует уравновещенным и направленным навстречу <a href="/info/1485957">друг другу токам</a> Na и К . (Эти каналы проницаемы и для Са , но ток, переносимый <a href="/info/96992">ионами кальция</a>, очень мал, так как их концентрация низка.)
    Почти в точности на тех же принципах основано преобразование сигналов в органах чувств. Это можно хорошо проиллюстрировать иа примере мышечных рецепторов растяжения, где первоначальный стимул, вызывающий изменение проницаемости мембраны, имеет механическую, а не химическую природу. Рецепторы растяжения доставляют нервной системе информацию о длине мышцы и скорости ее изменения. Эта сенсорная обратная связь (наряду с сигналами от головного мозга и некоторых частей спинного мозга) помогает регулировать импульсацию двигательных нейронов, как это объяснено в подписи к рис. 18-45. Каждая мышца содержит группы видоизмененных мышечных волокон, образующих так называемые мышечные веретена. Каждое отдельное волокно в веретене обвито окончаниями сенсорных нейронов (рис. 18-45). При растяжении волокон веретена в этих нейронах возникают импульсы (потенциалы действия), которые передаются в спинной мозг. Электрическое поведение одного сенсорного нейрона можно исследовать с помошью внутриклеточного электрода, помещенного около того места, где нейрон прилегает к волокну. Частота импульсного разряда градуально [c.119]

    В узкой области pH вольфрамовый электрод более устойчив, чем сурьмяный, и находит применеф е в технике для контроля рН воды, используемой для питания паровых котлов [49]. П.. Колдуэлл [188] исследовал внутриклеточные изменения pH с помощью вольфрамового микроэлектрода диаметром около 15 мк. Н. В. Власюк и И. П. Корец-кая контролировали величину pH железобетонного слоя [35]. [c.43]

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 . Рис. 19-11. <a href="/info/1408373">Метод фиксации напряжения</a>, с помощью которого изучают <a href="/info/263258">поведение ионных</a> каналов, измеряя ток, <a href="/info/1117739">протекающий</a> <a href="/info/510621">через плазматическую</a> мембран , когда <a href="/info/4005">мембранный потенциал</a> поддерживается на каком-либо постоянном уровне. Используются два внутриклеточных электрода - один для <a href="/info/1890338">контроля мембранного</a> потенциала, а другой для введения в клетку гока <a href="/info/39290">определенной величины</a>. Ток, входящий в <a href="/info/200488">клетку через</a> электрод, вытекает наружу <a href="/info/104398">через ионные</a> каналы в плазматической мембране на рисунке эта <a href="/info/1708918">цепь выделена</a> цветом. До тех пор <a href="/info/1339391">пока мембранный потенциал</a> имеет <a href="/info/500043">постоянную величину</a>, ток 1, входящий в аксон <a href="/info/1500069">через электрод</a>, полностью уравновешивается <a href="/info/1043804">суммарным током</a>, вытекающим из <a href="/info/200488">клетки через</a> всю поверхность аксона (в противном случае <a href="/info/1735774">общий заряд</a> <a href="/info/1409039">внутри клетки</a> изменился бы, что привело бы к сдвигу <a href="/info/4005">мембранного потенциала</a>). <a href="/info/4005">Мембранный потенциал</a> <a href="/info/1643194">можно изменять</a>, уменьшая или увеличивая ток. вытекающий наружу. <a href="/info/39401">Электронное устройство</a>, фиксирующее напряжение, следит за мембранным потенциалом V и <a href="/info/130915">регулирует величину</a> тока ] гаким образом, чтобы поддерживать V на постоянном уровне любое небольшое отклонение от заданного значения Ус <a href="/info/1815560">автоматически приводит</a> к <a href="/info/1712151">изменению величины тока</a>, благодаря чему <a href="/info/4005">мембранный потенциал</a> не отклоняется от фиксированного значения У= Ус. Для того чтобы выяснить, как изменяется <a href="/info/1488993">поведение мембранных</a> каналов с течением времени, нужно резко переключить потенциал с одного фиксированного уровня на другой и проследить за соответствующими токами с помощью осциллоскопа. <a href="/info/1545274">Измеряя величину</a> тока при <a href="/info/30656">разных концентрациях</a> Ма и в среде, можно вычислить, какая часть трансмембранного <a href="/info/350615">тока переносится</a> теми и <a href="/info/366848">другими ионами</a>, и определить вклад в этот ток N -селективных и К - селективных каналов. <a href="/info/1408373">Метод фиксации напряжения</a> может быть приспособлен для <a href="/info/442698">анализа поведения</a> <a href="/info/362978">отдельных молекул</a>, <a href="/info/488539">образующих ионные</a> каналы, <a href="/info/1597898">которые находятся</a> в маленьких участках мембраны, закрывающих отверстие микроэлектрода в этом случае методику называют методом <a href="/info/1339534">пэтч</a>-клампа .
    По иному развивались исследования, связанные с использованием индифферентных электродов для контроля процессов культивирования микроорганизмов. Давно известно, - что эти измерения в принципе могут отражать разные стороны жизнедеятельности бактерий, простейших организмов многочисленные примеры и ссылки на оригинальные работы приводятся в монографиях [1, 2, 11]. Если учесть большое число обратимых редокс-систем в клетках и возможность поступления их в культуральную среду, либо локализацию на поверхности клеток, а также большую простоту объекта в сравнении с внутриклеточным содержимым, то неудивительна высокая стабильность потенциалов индикаторных электродов, найденная в ряде работ. Даже наоборот, удивления могли заслуживать высокие скорости- омогенных реакций восстановления таких окислителей, как КзРе(СЫ)б или метиленовой сини, в культуральных средах [1.2, 253].  [c.133]

    Стеклянные микроэлектроды особенно важны для регистрации электрических потенциалов в биологических системах. Появилось много работ, посвященных конструкциям, поведению и использованию этих электродов в биологии [117—120]. Так, стеклянный микроэлектрод, специфичный к нонам Na и К , использовали внутриклеточно для оценки активностей этих ионов [121 ]. Самые разнообразные стеклянные электроды применяли для определения активностей ионов в биологических жидкостях in vitro [122] и in vivo [123]. Речниц [124] обсуждает многие интересные воз-дюжности применения в биологических системах стеклянных микроэлектродов различных конструкций и назначения. [c.302]

Рис. 4-32. Для измерения внутриклеточной концентрации ионов можно использовать ион-селективный электрод. А. Схема эксперимента. Б. Конструкция микроэлектрода, избирательного для К . Обычно кончик ион-селективного внутриклеточного электрода выполнен из специального стекла либо заполнен особым органическим соединением, проницаемым для определенных ионов. Остальная часть трубки заполнена водным раствором ионов данной концентрации и содержит металлический проводник, присоединенный к одной из клемм вольтметра. Подобным образом другая клемма соединена со стеклянным стандартным микроэлектродом с открытым кончиком, содержащим обычный злектропроводящий раствор. Оба электрода вводят сквозь плазматическую мембрану в исследуемую клетку. Папряжение на вольтметре соответствует разнице потенциалов на селективном барьере и отражает содержание ионов в клетке (см. текст). Обычно крупные клетки прокалывать микроэлектродом проще при Рис. 4-32. Для измерения <a href="/info/1389171">внутриклеточной концентрации ионов</a> можно использовать ион-<a href="/info/134299">селективный электрод</a>. А. <a href="/info/122821">Схема эксперимента</a>. Б. <a href="/info/1431816">Конструкция микроэлектрода</a>, избирательного для К . Обычно кончик ион-селективного внутриклеточного электрода выполнен из <a href="/info/8439">специального стекла</a> либо заполнен особым <a href="/info/428">органическим соединением</a>, проницаемым для <a href="/info/142082">определенных ионов</a>. <a href="/info/1682811">Остальная часть</a> <a href="/info/40737">трубки заполнена</a> <a href="/info/1484912">водным раствором ионов</a> данной концентрации и содержит <a href="/info/133018">металлический проводник</a>, присоединенный к одной из клемм вольтметра. Подобным <a href="/info/1642047">образом другая</a> клемма соединена со <a href="/info/1514017">стеклянным стандартным</a> микроэлектродом с открытым кончиком, содержащим обычный злектропроводящий раствор. Оба электрода вводят сквозь плазматическую мембрану в исследуемую клетку. Папряжение на вольтметре соответствует разнице потенциалов на селективном барьере и отражает <a href="/info/98090">содержание ионов</a> в клетке (см. текст). Обычно крупные клетки прокалывать микроэлектродом проще при
Рис. 4-34. Четыре стандартных варианта нэтч -регистрации. Отверстие стеклянной регистрирующей нинетки снерва прижимают к клеточной мембране, создавая плотный контакт (вверху). Величину тока проходящего через пипетку в данном участке мембраны можно определить, если участок мембраны сохраняет контакт с клеткой (А) участок мембраны отделен от клетки и цитоплазматическая поверхность этого участка обнажена (6) мембрана разрушена при мягком всасывании и электрод напрямую сообщается с внутренним содержимым клетки. Вариант, представленный в правой части рисунка (Г), позволяет регистрировать электрические характеристики клетки, как при использовании внутриклеточного электрода. В данном случае можно изменить химические условия в клетке за счет введения определенных веществ, диффундирующих в цитоплазму через сравнительно толстую регистрирующую пипетку. Конфигурация /"возникает из конфигурации 5, когда пипетка отделяется от клетки и соприкасающийся с электродом участок мембраны как бы затыкает пипетку. В случае Г с электродом, как правило, Рис. 4-34. Четыре стандартных варианта нэтч -регистрации. Отверстие стеклянной регистрирующей нинетки снерва прижимают к <a href="/info/1532051">клеточной мембране</a>, создавая <a href="/info/100512">плотный контакт</a> (вверху). <a href="/info/378465">Величину тока</a> проходящего через пипетку в данном участке мембраны можно определить, если <a href="/info/567181">участок мембраны</a> сохраняет контакт с клеткой (А) <a href="/info/567181">участок мембраны</a> отделен от клетки и цитоплазматическая поверхность этого участка обнажена (6) мембрана разрушена при мягком всасывании и электрод напрямую сообщается с внутренним <a href="/info/510942">содержимым клетки</a>. Вариант, представленный в <a href="/info/1689465">правой части</a> рисунка (Г), позволяет регистрировать <a href="/info/28148">электрические характеристики</a> клетки, как при использовании внутриклеточного электрода. В данном случае <a href="/info/1643194">можно изменить</a> <a href="/info/134884">химические условия</a> в клетке за счет <a href="/info/1466921">введения определенных</a> веществ, диффундирующих в цитоплазму через сравнительно толстую регистрирующую пипетку. Конфигурация /"возникает из конфигурации 5, когда пипетка отделяется от клетки и соприкасающийся с электродом <a href="/info/567181">участок мембраны</a> как бы затыкает пипетку. В случае Г с электродом, как правило,
    Нод действием одного нервного импульса из окончания аксона в нервно-мышечном соединении обычно высвобождается лишь несколько сотен из многих тысяч находящихся там синаптических пузырьков. Каждый пузырек, выбрасывая свое содержимое в синаптическую щель, вносит свой вклад в изменение мембранного потенциала постсинаптической мышечной клетки, и это можно регистрировать в помошью внутриклеточного электрода (рис. 19-21). Таким образом мембрана мышечной клетки деполяризуется до пороговой величины и генерирует потенциал действия. Это возбуждение распространяется по всей клетке (рис. 19-22), вызывая ее сокращение, как это описано в разд. 11.1.11. [c.309]

Рис. 19-23. Миниатюрные синаптические потенциалы (или миниатюрные потенциалы концевой пластинки ), зарегистрированные в мышце лягушки с помощью внутриклеточного электрода, помещенного вблизи нервно-мышечного соединения Каждый пик - это миниатюрный синаптический потенциал, возникающий в результате высвобождения медиатора из одного синаптического пузырька. (Р. Fatt, В. Katz, J. Physiol., Рис. 19-23. <a href="/info/1339407">Миниатюрные синаптические</a> потенциалы (или миниатюрные потенциалы <a href="/info/1278144">концевой пластинки</a> ), зарегистрированные в <a href="/info/1389993">мышце лягушки</a> с <a href="/info/1418904">помощью внутриклеточного</a> электрода, помещенного вблизи <a href="/info/510417">нервно-мышечного соединения</a> Каждый пик - это <a href="/info/1339407">миниатюрный синаптический потенциал</a>, возникающий в результате <a href="/info/101005">высвобождения медиатора</a> из одного синаптического <a href="/info/3782">пузырька</a>. (Р. Fatt, В. Katz, J. Physiol.,
    С самого начала бьши отмечены некоторые преимущества методики измерения магнитного поля мозга по сравнению с электроэнцефалографией — отсутствие проблемы выбора положения индифферентного электрода, которая при измерении элект Мческого поля может оказаться довольно трудной, и бесконтактность измерений, значительно облегчающая многоканальную регистрацию поля. Кроме того, более высокая чувствительность магнитных измерений к локализации биоэлектрических источников в объемном проводнике позволяла надеяться на получение новых данных о расположении активных зон в мозге. При исследованиях на отдельном нервном волокне магнитные измерения дают возможность определять электрофизиологические характеристики нерва, не повреждая его внутриклеточными электродами, как это делается при обычных микроэлектродных электрофизиологических измерениях. [c.117]

    Нервные механизмы, которые используются для тонкого управления кистью руки, перечислены в табл. 23.2. В предыдущей главе мы уже рассматривали некоторые из этих механизмов, в частности отмечали значение прямой связи между корой и, спинным мозгом через кортикоспинальный тракт. Физиологические свойства этой связи интенсивно изучали на обезьянах Ч. Филлипс (РЬНИрз) и его коллеги в Оксфорде. С помощью внутриклеточных электродов они регистрировали в шейной области позвоночника ответы мотонейронов, аксоны которых входят в медианный нерв предплечья и идут к мышцам, управляющим кистью руки (рис. 23.9). Эти мотонейроны отвечали на раздражение периферических волокон типа 1А от мышечных веретен моносинаптическими ВПСП, которые оставались примерно на [c.131]


Смотреть страницы где упоминается термин Электроды внутриклеточные: [c.194]    [c.123]    [c.235]    [c.280]    [c.39]    [c.194]    [c.198]    [c.401]    [c.299]   
Молекулярная биология клетки Том5 (1987) -- [ c.80 ]




ПОИСК







© 2025 chem21.info Реклама на сайте