Фиксация потенциала

Рис. 4.4. Метод локальной фиксации потенциала мембраны. МЭ - микроэлектрод, ИК - ионный канал, М - мембрана клетки, СФП - схема фиксации потенциала, I - ток одиночного канала

Метод локальной фиксации потенциала (гл. XXI, 6) позволяет осуществлять непосредственную запись тока через одиночные каналы (рис. XXI.24), что дает прямую информацию о его флуктуациях около среднего значения. Проводимость ко отдельных Ма-каналов варьирует от 4 до 24 пСм и слегка возрастает с температурой (<9/0 1,0-2,5). Плотность Ма-каналов в мембране достигает величин 500-2000 на один мкм . [c.147]

Данные, получаемые методом фиксации потенциала, интепретируют обычно на основе эквивалентной схемы возбудимой мембраны (см. рис. XXIII.2). Каждый элемент мембраны нервного волокна содержит мембранную емкость См, калиевую батарею срк и сопротивление 1/gK, а также натриевую батарею pNa и сопротивление 1/gNa- Сопротивление утечки l/g , и батарея ср введены для учета движения ионов, проходящих по каналам, которые не меняются во время активности. Волокно в целом следует рассматривать в виде большого числа подобных элементов, связанных между собой и образующих непрерывный кабель. [c.171]

Для диска с кольцом проанализированы различные типы кинетики реакций, включая случай разложения промежуточных продуктов (первый порядок), образующихся на диске, гетерогенное разложение промежуточных продуктов [379, 391], параллельные реакции (например, при восстановлении 0 ) [392] и равновесия с участием промежуточных продуктов [ 389], Подобным же образом к исследованию реакций на диске с кольцом применялись различные нестационарные методы, однако не всегда удавалось получить решение задачи в замкнутой форме. Так, например, в случае переходного тока при фиксации потенциала было получено лишь приближенное решение [ 392, 393]. [c.537]

Зависимость потенциала от плотности тока снималась прямым и об ратным ходом, как в неподвижном электролите, так и при перемешивании. Постоянство потенциала катода в большинстве случаев наблюдалось через 1—2 мин. после перехода к каждой новой плотности тока. Окончательная фиксация потенциала производилась только после достижения его постоянного значения. [c.469]

В режиме фиксации потенциала, когда измеряются флуктуации тока I, соответствующая спектральная плотность будет иметь вид [c.144]

Механизмы возбудимости были расшифрованы благодаря измерениям мембранного тока методом фиксации потенциала (К. Коул, 1949). В обычных измерениях потенциала действия проницаемости для Ма и К+ являются функцией двух переменных значения мембранного потенциала и времени. В методе фиксации потенциала сме-ш ения мембранного потенциала находятся под контролем, что дает возможность четко разграничить влияние этих двух факторов за счет подавления автоматического взрывоподобного развития потенциала действия. [c.170]

В методе фиксации потенциала используют электронную управляюш ую систе-му с обратной связью, которая обеспечивает поддержание мембранного потенциала на заданном уровне. При этом регистрируется ток, текуш ий через мембрану. На рис. ХХШ.З представлен способ измерения тока при фиксации потенциала. [c.170]

Если потенциал на клеточной мембране не поддерживается на фиксированном уровне, то в период потенциала действия d(f/dt 7 О и через мембрану течет значительный емкостной ток. Важное преимущество метода фиксации потенциала состоит в том, что емкостный ток протекает только в течение очень короткого периода после сдвига мембранного потенциала на заданный уровень. После кратковременного выброса емкостный ток прекращается, так как потенциал на мембране не изменяется d(f/dt = 0). Поскольку длительность потенциала действия составляет несколько миллисекунд, важно, чтобы установление потенциала на новом уровне и спад емкостного тока происходили значительно быстрее, например за время порядка десятка микросекунд. Тогда ток, развивающийся после прекращения емкостного тока, будет обусловлен уже только переносом ионов через мембрану. [c.171]

Решающую роль в экспериментальных исследованиях проницаемости клеточной мембраны сыграла разработка Ходжкином и Хаксли так называемого метода фиксации потенциала. Вот где пригодился Ходжкину опыт, приобретенный во время войны в работе с радарными установками Ходжкин сконструировал специальный прибор, который с помощью электронных схем улавливал малейшие изменения мембранного потенциала и очень быстро подавал на мембрану ток, компенсирующий эти изменения. С помощью такой управляющей схемы с обратной связью на мембране поддерживался постоянный потенциал причем в течение любого нужного времени. [c.85]

Семейство кривых для натриевого и калиевого токов в режиме фиксации потенциала для различных значений фиксированного потенциала представлены на рисунке 4.2. [c.92]

Однако такое объяснение ПД не только слишком общее и схематичное, но, главное, в некотором смысле оно недостаточно законно. Хотя фиксация потенциала — это вещь великолепная, но именно в ней скрывается подвох ведь на самом деле при возбуждении реального нерпа проницаемость никогда не меняется так, как показано на рис. 20, потому что при возбуждении потенциал никогда не остается постоянным, никогда не фиксируется , так что при описании реального процесса на самом деле нельзя следить за одной кривой, а надо мысленно перескакивать с одной кривой на другую. [c.88]

Замечательно, что при создании этой модели такие свойстпа волокна, как рефрактерность, аккомодация, наличие порога и др., не вводились в качестве исходных предпосылок модель была создана на основании ограниченного числа данных, полученных в эксперименте с фиксацией потенциала, [c.98]

В дальнейшем были получены прямые доказательства того, что мембранные насосы создают ток через мембрану (так называемый мембранный ток). Для выявления подобных токов в электрофизиологии используется метод фиксации потенциала. [c.143]

Многообразие ионных каналов. В последние годы чрезвычайно широко проводилось исследование ионных каналов в различных типах нервных клеток. Эти исследования позволили значительно расширить модель потенциала действия, предложенную Ходжкином и Хаксли, включающую лишь один натриевый и один калиевый канал. Большинство подобных работ было выполнено на телах нейронов моллюсков — крупных клетках, чрезвычайно удобных для внутриклеточных методов исследования с фиксацией потенциала. Полагают, что выявленные в этих исследованиях свойства мембраны тела нейрона в ка- [c.161]

Рис. 6.9. Схема экспериментальной установки для исследований нейрона улитки методом фиксации потенциала. В правой части рисунка приведены следующие кривые. I. Фиксированный мембранный потенциал, записанный микроэлектродом 1. П. Инъекция Na+, зарегистрированная микроэлектродом 5. III. Изменения тока фиксации, вызванные активностью Na+-Ha o a (ток фиксации подавался через микроэлектрод 2). Подробнее метод фикса- ции потенциала описан в гл. 7. (Thomas, 1972 с изменениями.)

Зависимость параметров канала от мембранного потенциала. Ионные каналы нервных волокон чувствительны к мембранному потенциалу, например натриевый и калиевый каналы аксона кальмара. Это проявляется в том, что после начала деполяризации мембраны соответствующие токи начинают изменяться с той или иной кинетикой (рис. 4.2). На языке ионных каналов этот процесс происходит следующим образом. Ион-селективный канал имеет сенсор - некоторый элемент своей конструкции, чувствительный к действию электрического поля (рис. 4.6). При изменении мембранного потенциала меняется величина действующей на него силы, в результате эта часть ионного канала перемещается и меняет вероятность открывания или закрывания ворот - своеобразных заслонок, действующих по закону все или ничего . Экспериментально показано, что под действием деполяризации мембраны увеличивается вероятность перехода натриевого канала в проводящее состояние. Скачок напряжения на мембране, создаваемый при измерениях методом фиксации потенциала (рис. 3.5 и 4.2), приводит к тому, что большое число каналов открывается. Через них проходит больше зарядов, а значит, в среднем, протекает больший ток. Существенно, что процесс роста проводимости канала определяется увеличением вероятности перехода канала в открытое состояние, а не увеличением диаметра открытого канала. Таково современное представление о механизме прохождения тока через одиночный канал. [c.103]

Синергизм в действии протеинкиназ В и А в нервной ткани проявляется также при потенцировании цАМФ-индуцируемых входящих токов внутриклеточными ионами Са. Повышение внутриклеточной концентрации цАМФ в нейронах виноградной улитки приводит к деполяризации мембраны, а в условиях фиксации потенциала — к возникновению ионного тока по каналам пассивной проницаемости. Увеличение внутриклеточной концентрации Са " " приводит к значительному увеличению амплитуды и длительности цАМФ-тока. [c.354]

Для изучения химической природы потенциала действия в 50-х годах А. Ходжкин и А. Хаксли разработали метод фиксации потенциала. С помощью этого остроумного метода можно измерять трансмембранный ток, поддерживая мембранный потенциал на требуемом уровне с помощью системы, работающей по принципу обратной связи [69, 71, 73]. Использование фиксации потенциала позволило измерять зависимость проводимости мембраны от мембранного потенциала и от времени. Оказалось, что сразу же после того, как с помощью фиксации потенциала мембранный потенциал устанавливается на пониженном уровне, проницаемость мембраны для ионов натрия резко возрастает. Увеличение проницаемости автоматически приводит к деполяризации прилежащей области мембраны и соответственно к образованию само-раопространяющейся волны, движущейся вдоль аксона. Химическая природа процессов, изменяющих проницаемость мембраны, остается неясной. С помощью фиксации потенциала было установлено, что через доли миллисекунды проницаемость мембраны возрастает также и [c.370]

А. А. Старосельский с сотр. исследовали изменение -потенциала цементного камня во времени и взаимосвязь этого показателя с процессами гидратации и структурообразования вяжущего. Исследования проводили на дисках диаметром 100 мм и толщиной 5 мм, изготовленных из портландцемента при водоцементном отношении 0,25 0,4 и 0,5. Используя электроосмотическую ячейку, в которой перенос жидкости определяли с помощью градуированных капилляров, фиксацию -потенциала проводили через 28 сут и 2, 3, 4, 5, 6 месяцев. Обнаружено, что -потенциал в зависимости от состава и структуры цементного камня изменяется в широких пределах. -Потенциал в системе цементный камень — водный раствор (солей, оснований, кислот) представляет суммарную характеристику различных по значению и знаку поверхностных зарядов. Образующиеся в процессе гидратации С5з и СгЗ гидросиликаты кальция обусловливают отрицательный знак электрокинетического потенциала, в то время как при гидратации СзА и С4АР — положительный. Образование двойного электрического слоя при гидратации СгЗ происходит по схеме [c.155]

Вопрос (Эпельбауен). Проблема, изучаемая констрз кто-рами электронных потенциостатов, сводится к фиксации потенциала электрода в течение более короткого времени, чем требуется для эволюции этого потенциала. Два случая, ислледо-ванных авторами, представляют большой интерес, так как они соответствуют двум крайним случаям. [c.269]

Комбинируя методы внутриклеточной перфузии, фиксации потенциала и синхронного накопления сигнала, К. Армстронг и Ф. Безанилла обнаружили на гигантском аксоне кальмара малый асимметричный ток смеш ения, связанный предположительно с активацией Ма -каналов. [c.180]

Основная трудность регистрации воротных токов состоит в том, что необходимо исключить или свести к минимуму влияние ионных токов, обычного емкостного тока шумов. Для исключения ионного тока аксон кальмара нерфузиро-вали снаружи и изнутри растворами, содержащими непроникающие ионы, а также блокаторы ионных токов — тетродотоксин и тетраэтиламмоний. С помощью ЭВМ производили суммацию кривых тока, полученных в режиме фиксации потенциала в ответ на приложение к мембране одинакового числа равных по амплитуде гиперполяризующих и деполяризующих импульсов. Любой остающийся в результате этой операции емкостный ток является асимметричным и может быть воротным током. [c.181]

Ходжкину и Хаксли удалось описать изменение калиевой проницаемости при сдвиге потенциала на мембране с помощью дифференциального уравнения> Непрерывные кривые на рис. 20 — решения этого уравнения, а кружочки — результаты экспериментов с фиксацией потенциала. Ясно, что кривая изменения натриевой проницаемости имеет гораздо более сложную форму и должна быть описана иначе. Однако Ходжкин и Хаксли попытались описать и эти графики с помощью уравнений того же вида, который оказался удачныл в случае калиевой проницаемости. Для этого они представили изменение натриевой проницаемости как произведение двух функций одной возрастающей (как у калия) — ее назвали натриевой активацией, другой убывающей — ее назвали натриевой инактивацией. Эти функции удалось [c.89]

Измерение входящих и выходящих токов проводилось в режиме фиксации потенциала. При введении в раствор тетродо-токсина регистрировали временную зависимость выходящего тока у1) (кривая 2, рис. 4.1) при данном фиксированном значении мембранного потенциала ф [c.91]

Электрохимический механизм потенциалов действия был впервые установлен в 40-50-х годах нашего века. В то время еще не были разработаны методы изучения электрических явлений в небольших одиночных клетках, и поэтому эксперименты можно было проводить только на гигантской клетке, а точнее на ее части - гигантском аксоне кальмара (рис. 19-10). Последующие работы показали, что нейроны большинства животных проводят потенциалы действия таким же образом. На схеме 19-2 представлены некоторые из ключевых основополагаюших экспериментов. Несмотря на значительные технические усовершенствования, сделанные с тех пор, логика первоначальных исследований продолжает служить моделью для современных работ. Решающим моментом стало понимание того, что проницаемость мембраны для Ка и К изменяется при изменении мембранного потенциала иными словами, в мембране имеются натриевые и калиевые каналы, зависимые от потенциала. Метод фиксации потенциала (рис. 19-11) дал возможность подробно изучить закономерности открытия и закрытия этих каналов при изменении мембранного потенпиала и показал, что потенпиал действия -прямое следствие этих закономерностей. [c.298]

Использование метода локальной фиксации потенциала позволило исследовать работу одиночных каналов Са -выброса после слияния пузырьков СР с бислойной липидной мембраной. Са -каналы имеют высокую проводимость для Са" (100 пСм) и низкую селективность для двухвалентных ионов по сравнению с одновалентными Рса2+/Рк+ З. Са (мкМ), АТФ (мМ) и инозитол-1,4,5-трисфосфат (IP3) (мкМ), добавленные со стороны цитоплазмы, увеличивают время открытого состояния каналов в СР скелетных мышц. В результате совместного действия Са и АТФ канал может находиться в открытом состоянии длительное время. Каналу свойственны, по крайней мере, шесть закрытых и шесть открытых состояний, активируемых лигандами (Meissner, 1994). [c.87]

Возможность более прямого электрофизиологического доказательства существования в клетках высших растений возбудимых ионных каналов появилась только в последнее время благодаря разработке метода пэтч-клямп. т.е. фиксации потенциала и регистрации тока на отдельном микроучастке клеточной мембраны 1—1,5 мкм . Этот метод дает возможность идентифицировать одиночные ион-специфичные каналы в клетках сколь угодно малых размеров любых растительных тканей 1421, 655]. Несомненно, такие исследования позволят детально изучить ионные токи в возбудимых мембранах (в плазмалемме и тонопласте отдельно) клеток проводящих тканей высших растений при генерации в них ПД. К сожалению, этот метод пока еще не получил должного развития в электрофизиологии высших растений. По-прежнему бйльшая часть исследований ионных каналов в режиме фиксации потенциала выполняется на гигантских клетках водорослей [145], хотя в перспективе "просматривается полная инвентаризация ионных каналов растительных клеток от одиночных до высших растений" [22]. [c.152]

Одним из эффективных методов экспериментального исследования ионных каналов стал разработанный в 80-е годы метод локальной фиксации потенциала мембраны ( Pat h lamp ), (рис. 4.4). [c.99]

На рис. 4.5 приведены результаты опытов, при которых на мембрану N раз подавали деполяризующ,ий сдвиг фиксированного потенциала ф = -40 мВ и регистрировали ток одиночного канала с помощ,ью метода локальной фиксации потенциала. Результаты опытов располагали один под другим 1-й, [c.100]

В чем принципиальное отличие метода фиксации потенциала от метода локальной фиксации потенциала (pat h lamp) Одинаковые ли формы токов 1 получаются при использовании этих методов [c.110]

Простая на первый взгляд задача измерение плотности ока j через мембрану при определенном потенциале — рактически трудно осуществима из-за того, что при воз-уждении сопротивление мембраны быстро изменяется, а го приводит к перераспределению разности потенциалов [ежду элементами электрической цепи, включающей в ебя саму мембрану, источник потенциала н измеритель-Ый прибор. В итоге напряжение на мембране ф оказы-ается переменной величиной, несмотря на постоянство ДС источника. Чтобы поддерживать напряжение на мем-ране постоянным, независимо от изменений проницае-ости мембраны и ионных токов, приходится использо-ать довольно сложные электронные устройства (приоры для фиксации потенциала). [c.159]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология