Меню

Регистрация тока через мембраны



Современные методы регистрации биопотенциалов

Регистрация биопотенциалов осуществляется с помощью специальных методов исследования электровозбудимых мембран, различающиеся вне- и внутриклеточными способами отведения мембранного потенциала.

Исследования ПД методами внеклеточного отведения в настоящее время производятся редко, так как они имеют один существенный недостаток, мешающий регистрировать электрические параметры одной клетки. Он проявляется в значительном внеклеточном шунтировании параметров потенциала из-за недостаточно плотного контакта регистрирующего устройства с биологической мембраной. С другой стороны, простота и доступность этого способа регистрации электрических параметров позволило его широко использовать в диагностической практике для регистрации суммарного потенциала электровозбудимых тканей (ЭКГ, ЭМГ, ЭЭГ и т.д.).

Метод сахарозного мостика является внеклеточным способом регистрации параметров ПД. Использование изолирующих межклеточные участки сахарозных протоков (мостиков) позволяет ограничить внеклеточное шунтирование и достаточно уверенно регистрировать параметры биопотенциалов (Рис.18).

Рис.18. Схема метода двойного сахарозного мостика. 1- биологический объект; 2-изолирующих межклеточные участки сахарозных протоков (мостиков) 3-поток раствора Кребса – рабочая камера; 4-регистрирующие электроды; 5-раздражающие электроды.

Основное развитие в настоящее время получила техника внутриклеточного отведения параметров биопотенциалов. С помощью микроэлектродов, много меньших, чем гиганские одиночные клетки по размерам (0,5-1 мкм против 100 мкм), прокалывалась биологическая мембрана, и регистрировались электрические параметры внутриклеточного содержимого (Рис.8).

Изменение материалов, из которых изготовлялись микроэлектроды, происходило одновременно с техническим прогрессом по пути использования металлов, стекла, полимеров и снова стекла. Применимость и точность этого способа регистрации мембранных потенциалов подтверждают уникальные эксперименты многократного введения микроэлектродов внутрь одной клетки при незначительном изменении значений биопотенциалов.

Возможности микроэлектродной техники позволили регистрировать ионный ток, протекающий через мембрану в момент развития ПД. Для этого использовался метод фиксации потенциала (clamp-voltage), представляющий электронную схему поддержания постоянного уровня мембранного потенциала за счет источника обратной Э.Д.С., включенной через усилитель с обратной связью. На Рис.9 представлен один из вариантов такой схемы с соответствующими блоками и объектом – биологической мембраной.

Точные измерения значений ионных токов из-за своих малых величин при методе clamp-voltage осложнялись возможностью их шунтирования на границе микроэлектрод-мембрана, существующей даже при достаточно высоком мегаомном (10 6 Ом·см) удельном сопротивлении контакта с клеткой.

Настоящий прорыв в данной области был совершен при достижении контакта с клеткой гигоомных (10 9 Ом·см) значений удельного сопротивления контакта микроэлектрода и объекта. Особые материалы и способы заточки микроэлектродов позволили регистрировать на целой клетке (whole cell) и на участках мембраны (pach clamp) динамику одиночных ионных токов. Возможные модификации этого метода представлены на Рис.10

Ионная природа потенциала действия (ПД). Формальное описание ионных токов

ПД, регистрируемый впервые на гигантском (до 500 мкм в диаметре) аксоне кальмара, состоит из нескольких фаз (Рис. 11).

Исходно от уровня потенциала покоя (-90 мВ) начинается I-я фаза деполяризации, сменяющаяся на уровне нулевого (0 мВ) мембранного потенциала противоположным знаком овершутом (+ 40 мВ) и затем переходящая в II-ю фазу реполяризации по пути возвращения значений мембранного потенциала к потенциалу покоя. Отклонения от пути возвращения называют III-й фазой – следовым потенциалом:

А) положительным – при продолжающейся реполяризации.

Б) отрицательный – при развитии деполяризации.

Метод фиксации потенциала и модификации ионного состава растворов позволили вскрыть ионные механизмы каждой фазы ПД.

Основное участие в развитии фазы деполяризации принимает входящий в клетку поток положительных ионов натрия (Na + ), перезаряжающих внутреннюю поверхность мембраны. На смену быстрой активации натриевой проницаемости пороговым раздражителем приходят процессы инактивации входа Na + и активации выхода из клетки ионов калия (K + ), что проявляется фазой реполяризации – возвращения зарядов на внутренней поверхности мембраны к отрицательным значениям.

С помощью ряда упрощений Ходжкину и Хаксли (1950) в виде уравнений удалось произвести формальное (математическое) описание кинетики ионных токов электровозбудимой мембраны. По их мнению ионный ток (I) складывается из суммы натриевого (INa) калиевого (IK) и тока утечки (Il):

В отличие от натриевого и калиевого тока, ток утечки не подчиняется потенциал-зависимым механизмам активации и инактивации.

Каждый из токов рассчитывается по закону Ома:

где: gNa, gK и gl – проводимость для ионов натрия, калия и ионов утечки соответственно. (V-V(Na,K,L)) – величины электрохимических потенциалов для соответствующих ионов, где V – является отклонением от абсолютных значений мембранного потенциала Е, а V(Na,K,L)) – равновесные потенциалы, рассчитанные по уравнению Нернста.

С помощью выражений:

и соответственно: откуда:

Для гигантского аксона кальмара:

В свою очередь, величины ионных проводимостей мембраны равны:

где: gNa и gK – максимальные проводимости мембраны (при сильной деполяризации ĝ Na = 120 ммо/см 2 , ĝК = 36 ммо/см 2 , gl = 0,3 ммо/см 2 ) для ионов натрия и калия соответственно.Величины m и n — переменные процесса активации, h — переменная инактивации.

Их значения в зависимости от мембранного потенциала изменяются в пределах от 0 до 1 и рассчитываются из системы дифференциальных уравнений:

где am, bm, an, bn, ah, bh— константы скоростей, зависящие от мембранного потенциала, температуры и концентрации двухвалентных ионов в наружном растворе, но не от времени. При деполяризации мембраны значения am, an и bh увеличиваются, а bm, bn и ah— уменьшаются. Решения этих уравнений проще представить в виде экспоненциальных характеристик – постоянных времени изменения m, n и h:

Стационарные значения переменных m, n и h будут равны:

Графики зависимости стационарных значений m, n и h (m¥, n¥ и h¥) и постоянных времени tm,tn и th от мембранного потенциала представлены на Рис. 12

На основании представленных выше теоретических выкладок Ходжкиным и Хаксли были рассчитаны параметры потенциала действия, которые сравнивались с экспериментальными.

В состав мембранного тока (Im) кроме ионной компоненты входит и емкостная составляющая: и тогда:

При поддержании потенциала на постоянном уровне (метод clamp-voltage) емкостная составляющая исчезает, и мембранный ток удается зарегистрировать как сумму натриевого и калиевого ионных токов (Рис.)

Использование блокаторов ионных каналов позволило получить отдельные вольт-амперные характеристики для натриевого и калиевого ионных токов и вскрыть ионные механизмы развития потенциала действия. На Рис. видно, что отличия рассчитанных и экспериментальных параметров незначительны.

Читайте также:  Переменный ток представляет собой движение

Показанные изменения ионных проницаемостей (а) и ионных токов (б), рассчитанные с помощью уравнений Ходжкина-Хаксли при возникновении ПД в гигантском аксоне кальмара (Рис.) в ответ на очень короткий стимул позволили избежать емкостной составляющей мембранного тока. Видно, что первый нуль Ii соответствует моменту, когда входящий натриевый ток становится равным выходящему ионному току Il+IK. Это момент критической деполяризации, когда локальный ответ начинает переходить в ПД. В начале этого периода PNa и INa совпадают с началом развития ПД, однако, затем ход изменений их становится разным:

1. Изменения PNa имеют одну вершину, совпадающую в максимальной точке с вершиной ПД.

2. Кривая изменений INa характеризуется двумя максимумами, из которых один приходится на примерно на середину восходящего ПД, а второй- на первую треть фазы реполяризации. Вершине ПД соответствует точка наибольшего падения кривой INa в области “седла” между двумя ее вершинами.

Различия в динамике изменения между PNa и INa обусловлены тем, PNa является прямым следствием деполяризации в момент ПД, а INa зависит также от электрохимического потенциала (V-VNa), величина которого по мере деполяризации снижается. В результате продолжающего компенсаторного возрастания PNa, INa продолжает нарастать до момента выравнивания V и VNa, когда суммарный ионный ток (Ii) и изменения ПД достигают максимума. Наличие емкостных свойств мембраны позволяет ПД нарастать еще некоторое время, даже в отсутствии усиления Ii. Остановка в нарастании ПД будет происходить при равенстве плотностей выходящих и входящих ионных токов, что соответствует максимальной величине ПД.

Преобладание выходящей компоненты ионных токов будет приводить развитию фазы реполяризации, которая будет замедляться вторичным повышением INa, связанным с увеличением электрохимического потенциала (V-VNa) при еще достаточно высоком PNa. В фазу реполяризации PNa падает сначала круто, а затем, более полого из-за усиления инактивации деполяризованной мембраны.

Расчеты, проведенные позже на миелиновых нервных волокнах в области перехвата Ранвье показали, что кинетика изменений ионных проницаемостей в момент развития ПД качественно не отличается от таковой в гигантском аксоне кальмара (см.Выше). Следует отметить характерную для перехватов Раньве более высокую (3 раза) скорость нарастания ПД. Известные же отличия в скорости проведения по мякотным и безмякотным нервным волокнам определяются, как показывают дальнейшие расчеты, параметрами сопротивления и емкости мембраны с таковыми в перехватах Ранвье. При высоких сопротивлениях миелиновой оболочки (до ГОм·см 2 ), в области перехватов низко сопротивление мембраны (см. Ниже).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Регистрация тока через мембраны

Токи через потенциалзависимые мембранные каналы. Локальная фиксация потенциала мембраны.

До сих пор мы рассматривали токи и сдвиги проводимости всей мембраны при ее деполяризации. Несколько лет назад был разработан метод регистрации токов в микроучастках мембраны диаметром примерно 1 мкм, который позволяет идентифицировать молекулярные реакции одиночных каналов на основе зависимостей ионных токов от потенциала и времени. Рис. 2.11 иллюстрирует принцип локальной фиксации потенциалаpatch clamp«) [12, 24]. Стеклянная микропипетка, диаметр кончика которой меньше 1 мкм, подводится к клетке вплоть до контакта с мембраной, и когда через пипетку подается отрицательное давление, пипетка обычно закупоривается участком мембраны; электрическое сопротивление между пипеткой и внеклеточным раствором возрастает скачком более чем до 1 ГОм (109 Ом). В результате микроучасток мембраны электрически изолируется от остальной мембраны. Канал пипетки соединен с усилителем обратной связи, который обеспечивает регулирующую цепь для поддержания потенциала пипетки на заданном уровне. Ток, необходимый для стабилизации потенциала-«ток фиксации»-точно соответствует току, протекающему в каждый момент через микроучасток мембраны. Командный потенциал усилителя можно устанавливать произвольно, так что регистрация токов через микроучасток мембраны может осуществляться при различных мембранных потенциалах или после ступенчатых сдвигов потенциала.

Локальная фиксация потенциала мембраны.Рис. 2.11. Схема локальной фиксации мембранного потенциала («пэтч-кламп»). Изображен продольный срез через регистрирующую микропипетку (обозначена черным цветом) с диаметром контактирующего с мембраной кончика

1 мкм. Если кончик электрода абсолютно чист и поверхность клетки освобождена от волокон соединительной ткани, то при подаче через пипетку отрицательного давления образуется тесный контакт, который создает электрическую изоляцию каналов находящегося в кончике пипетки микроучастка мембраны от остальной мембраны клетки (вставка). Таким способом можно регистрировать токи каналов с помощью усилителя обратной связи, соединенного с раствором электролита в пипетке (по [12, 24] с изменениями)

Гигаомный контакт между пипеткой и мембраной настолько прочен, что после отведения пипетки микроучасток мембраны часто отрывается от клетки, оставаясь прикрепленным к кончику пипетки. В этом случае регистрацию можно производить в микроучастке мембраны, отделенном от клетки, причем цитоплазматическая поверхность этого участка может омываться любым нужным раствором. Путем искусных манипуляций микроучасток мембраны можно даже перевернуть на пипетке наружной стороной мембраны наружу. Тогда цитоплазматическую поверхность можно орошать раствором в пипетке, который должен примерно соответствовать внутриклеточной среде, а на наружную поверхность могут воздействовать растворы различного состава; такая конфигурация «наружной стороной наружу» („outside-out») очень полезна для тестирования реакций каналов мембраны на изменения состава внеклеточной среды, на медиаторы или на фармакологические средства внеклеточного действия. Достаточно прочный контакт между участком мембраны и кончиком пипетки может быть достигнут только при абсолютной чистоте стекла пипетки и мембраны. Образованию контакта могут мешать волокна соединительной ткани, которые обычно приходится удалять путем обработки мембраны такими ферментами, как коллагеназа [12].

Источник

Микроэлектродный метод измерения мембранного потенциала

Микроэлектродные исследования клеток и тканей – классический метод регистрации биоэлектрической активности возбудимых тканей при помощи микроэлектродов, которые погружаются в глубь ткани без ее существенного повреждения.

История

В основе микроэлектродных исследований возбудимых тканей лежит работа G. Ling и R.W. Gerard, которые в 1949 г. использовали микроэлектроды для измерения потенциала покоя мышечных клеток лягушки Ling G., Gerard R.W. The normal membrane potential of frog sartorius fibers // J. Cell Physiol. – 1949. – Vol. 34. – P. 383-396.’> 1 . Однако подлинный расцвет микроэлектродного метода регистрации биопотенциалов наступил после выхода работ W.L. Nastuk и A.L. Hodgkin, зарегистрировавших потенциалы действия Nastuk W.L, Hodgkin A.L. The electrical activity of single muscle fibres //Cell Comp. Physiol. – 1950. – Vol. 35. – P. 39-73.’> 2 , и работ P. Fatt и B. Katz, применивших микроэлектроды не только для регистрации биоэлектрических параметров клеток, но и для внутриклеточной поляризации мембран Fatt P., Katz B. An analysis of the end-plate potential recorded with an intracellular electrode // J. Physiol. – 1951. – Vol. 115. – P. 320-370.’> 3 . Еще один вариант использования микроэлектродов был предложен W.L. Nastuk, который апплицировал ацетилхолин на концевую пластинку мышечной клетки, тем самым вызывая ее возбуждение Nastuk W.L. Membrane potential changes at a single muscle end-plate produced by transitory application of acetylcholine with an electrically controlled microjet // Fend. Fend. Am. Socs. Exp. Biol. – 1953. – Vol. 12. – P. 102.’> 4 .

Читайте также:  Почему некоторые предметы бьют током

Реализация в России

Микроэлектродный метод регистрации биопотенциалов еще 25 лет назад использовали в большинстве лабораторий нашей страны Камкин А.Г., Киселева И.С. Техническое обеспечение микроэлектродного исследования клеток. – М.: Мосгорпечать, 1989. – 174 с.’> 5 Purves R.D. Microelectrode Methods for Intracellular Recording and Ionophoresis / A Subsidiary of Harcourt Brace Jovanovich, Publishers. – Academic Press, London, №4, Toronto, Sydney San Francisco, 1981’> 6 и изучали в рамках студенческого практикума во многих университетах на кафедре нормальной физиологии. Однако с 2000 по 2020 год этот метод в России практически потерян, и лишь в нескольких лабораториях имеются специалисты и установки для его реализации. Микроэлектродный метод регистрации биопотенциалов клеток и их межклеточного взаимодействия в тканях, с одной стороны, достаточно прост. С другой стороны, он требует определенных теоретических знаний и экспериментальных навыков.

Техника исследования

Различают три основных способа микроэлектродного отведения сигналов:

  1. отведение от группы клеток (фокальное внеклеточное отведение);
  2. отведение от отдельной клетки при расположении кончика микроэлектрода возле нее (единичное внеклеточное отведение);
  3. внутриклеточное отведение

Предложено 3 способа внутриклеточного использования микроэлектродов, которые дошли до настоящих дней в той или иной технической модификации.

Геометрическая конфигурация стеклянного микроэлектрода

  • Во-первых, это внутриклеточная регистрация с помощью микроэлектрода биоэлектрических параметров мембран клеток.
  • Во-вторых, это поляризация через микроэлектрод мембран клеток электрическим током.
  • В-третьих, это подача через микроэлектрод ионов или биологически активных соединений, причем метод подачи веществ на поверхность мембраны клетки мы далее будем называть аппликацией, а метод введения веществ внутрь клетки – ионофорезом.

Рис. 1. Геометрическая конфигурация стеклянного микроэлектрода

1 — цилиндрическая часть; 2 — сужающаяся часть; 3 — колющая часть; 4 — сквозной продольный канал

Для электрофизиологических исследований применяется стеклянный микроэлектрод или микропипетка, форма которой представлена на рис. 1. Такая микропипетка состоит из цилиндрической, сужающейся и колющей части (1, 2, 3 на рис. 1). В центре микропипетки имеется сквозной продольный канал (4 на рис.1), диаметр которого зависит от параметров стеклянной заготовки. Стеклянную микропипетку можно назвать микроэлектродом после заполнения ее сквозного продольного канала электролитом и образования контакта (тем или иным способом) электролита с электронно-измерительной схемой.

Более подробно читайте: Patch clamp метод

Электрофизиологические основы регистрации биопотенциалов

Во всех случаях микроэлектродного отведения источником биоэлектрических потенциалов является поверхностная мембрана возбудимой клетки с существующей на ней трансмембранной разностью потенциалов, создаваемой неравномерным распределением положительно и отрицательно заряженных ионов между плазмой клетки и внеклеточной средой.

два способа регистрации ПД

Два способа регистрации ПД

При внеклеточном отведении наличие разности потенциалов может быть обнаружено только в том случае, когда ее величина в определенном участке клетки будет изменена под действием факторов, меняющих ионную проницаемость мембраны. При этом появляются кольцевые электрические (ионные) токи между покоящимся и активированным участком клетки. В качестве индифферентного (т.е. относительного) используется электрод большой площади, расположенный на удалении (напр., на поверхности ткани); такой электрод можно рассматривать как имеющий постоянный нулевой потенциал. Соответственно микроэлектрод, расположенный в области выхода токов из клетки (область «источника» тока, англ. source), будет регистрировать положительный потенциал по отношению к относительному электроду, а микроэлектрод, расположенный в области их входа (области «стока» тока, англ. sink), — отрицательный потенциал. Чем ближе подведение микроэлектрода к источнику тока, тем больше регистрируемая разность потенциалов. Положение же относительного электрода при условии, что он удален в область, где плотность проходящих токов практически оказывается ничтожной, не сказывается на результатах отведения. Амплитуда отводимых колебаний будет зависеть не только от количества возбужденных клеток и величины участка, охваченного соответствующим электрическим изменением, но и от расстояния от источника биопотенциалов до кончика микроэлектрода.

При внутриклеточном отведении источник ЭДС (т.е. поверхностная мембрана клетки) оказывается между микро- и относительным электродом, что приводит к отведению постоянной разности потенциалов в несколько десятков милливольт. Скачкообразное появление такой разности является основным критерием проникновения кончика микроэлектрода внутрь клетки. Появление активной реакции в отводимой клетке регистрируется как изменение постоянной разности потенциалов в сторону ее уменьшения или извращения (явление деполяризации) либо увеличения (гиперполяризация).

Цели применения

Прежде всего необходимо отметить, что микроэлектродный метод регистрации биопотенциалов позволяет:

  • регистрировать разность биопотенциалов между внутренней и наружной средой клетки, т.е. потенциал покоя;
  • регистрировать спонтанно возникающие потенциалы действия (ПД);
  • стимулировать клетку электрическим током различной величины, что дает возможность изучать пассивный электротонический потенциал, локальный ответ и вызванный ПД; также с помощью этого метода возможно стимулировать клетку длительным электрическим током положительной и отрицательной полярности, что позволяет моделировать, например, синаптические влияния;
  • вводить в клетку ионы и некоторые низкомолекулярные соединения;
  • изучать межклеточное электротоническое химическое синаптическое взаимодействие.

Метод можно применять на любых клетках и тканях, однако он наиболее эффективен в отношении нервных клеток, частично применим к миокардиальным клеткам (без учета возможности внутриклеточной стимуляции) и может быть использован для изучения мембранных потенциалов многих других клеток.

Фокальное внеклеточное микроэлектродное отведение находит применение при изучении распространения возбуждения в пределах отдельных мозговых структур. Особенно успешным оно является в случае правильной ориентации соответствующих нейронных структур (напр., слоистой), поскольку создаваемые в этом случае отдельными клетками электрические поля суммируются и соответственно усиливаются. Поэтому при фокальном отведении могут быть зарегистрированы даже слабые эффекты, создаваемые синаптическими влияниями. Особенно широко фокальное отведение используется при исследовании коры больших полушарий головного мозга, позволяя в определенной степени отделить процессы, протекающие в дендритах пирамидальных нейронов (образующих верхние слои серого вещества), от процессов, протекающих в их телах. В стволе головного мозга и в спинном мозге также имеется относительно правильная ориентация мотонейронов и их аксонов, поэтому фокальное отведение было использовано здесь для установления особенностей распространения процесса возбуждения в различных частях клетки (миелинизированная и немиелинизированная части аксона, сома и отчасти дендриты). Большое значение метод фокального отведения имел при разработке подробных карт распределения потенциалов по определенному сечению мозга в различные моменты времени после поступления в мозг афферентной сигнализации. Такие карты позволяют сделать ряд выводов о распространении процессов возбуждения в пределах данной области мозга.

Читайте также:  Формула для выбора трансформатора тока

Единичное внеклеточное микроэлектродное отведение нашло применение при отведении биоэлектрических потенциалов от мышц, некоторых рецепторов (сетчатка глаза) и т. д. Внеклеточное отведение активности отдельных нейронов мозга широко производится сейчас от всех его участков как в эксперименте, так и в клинических условиях во время нейрохирургических операций. Основным критерием отведения активности отдельной клетки является при этом регистрация разряда импульсов постоянной амплитуды. Особенно успешным такое отведение является, естественно, в случае ритмически-активных клеток, что создает удобные условия для сравнения амплитуд последовательных разрядов. Внеклеточное отведение с успехом используется для исследования механизма процесса конвергенции возбуждающих и тормозящих синаптических влияний, изменений деятельности нейронов в различных физиологических условиях, под действием фармакологических факторов и т. д. Внеклеточное отведение синаптических потенциалов отдельных клеток значительно менее эффективно, чем отведение импульсной активности, поскольку создаваемые ими электрические поля во много раз слабее полей, создаваемых потенциалами действия. Кроме того, практически невозможно достоверно подтвердить факт отведения активности от одной клетки, поскольку синаптические потенциалы не подчиняются правилу «все или ничего» и величина их является весьма вариабельной в одном и том же нейроне. Внеклеточное отведение потенциалов отдельных нейронов является пока единственно возможным методом тонкого анализа деятельности нервной системы. При особых методах погружения микроэлектродов возможно достаточно длительное внеклеточное отведение на животных без наркоза при сохраненной высшей нервной деятельности и даже в условиях свободного поведения.

Внутриклеточное отведение — это основной метод изучения внутренних механизмов функционирования возбудимых клеток, в т. ч. ионных механизмов генерации потенциала действия, возбуждающих и тормозящих постсинаптических потенциалов и т. д. Именно с помощью внутриклеточного микроэлектродного отведения была впервые показана связь постсинаптического торможения с гиперполяризацией постсинаптической мембраны. Широкое применение внутриклеточное отведение нашло при изучении деятельности рецепторов, в частности при изучении происхождения и функционального значения генераторных потенциалов.

Источник

Методика фиксации мембранного потенциала (МП) и регистрации трансмембранных токов (Iм)

Ус — усилитель, реагирующий выходным током на разность между задаваемым «извне» потенциалом Е и МП . В силу конструкции системы ток I этого усилителя, проходя через сопротивление мембраны ( Rм ) изменяет МП так, что достигается равенство между МП и Е. При достаточном коэффициенте усиления усилителя и быстродействии системы МП практически фиксируется на уровне Е. При снижении Е и вслед за ним МП до КУД или более в мембране нервного волокна (кальмара) открываются потенциалозависимые натриевые и калиевые каналы, что порождает трансмембранные токи, которые и регистрируются на фоне поддерживаемого сниженного МП.

ОБЩИЙ МЕМБРАННЫЙ ТОК I m

I m C dV dt I i

Емкостной Общий ионный ток ток

I i I Na I K I L ,

Ионные токи, зарегистрированные методом фиксации потенциала

А — ток, протекающий через мембрану (синяя кривая) при смещении потенциала до 0 мВ относительно поддерживаемого потенциала, равного -60 мВ (поддерживаемый и стимулирующий ток выделен красным цветом). Б — разделение мембранного тока (I m ) на калиевую и натриевую

компоненты : 1 — аксон находится в физиологическом растворе, I = I Na + I K ;

2 — натрий заменен на холин, I = I K ; 3 — разность между 1 и 2, I = I Na .

Отклонение кривой вниз соответствует входящему току, а вверх соответствует выходящему току. Поддерживаемый потенциал мембраны клетки и его смещение обозначены красной кривой.

Фиксация потенциала на гигантском аксоне кальмара

А — смещения мембранного потенциала во времени

Б — ток через мембрану , регистрируемый одновременно со смещением потенциала. Показаны только смещения потенциала в положительную область от уровня поддерживаемого потенциала, равного -60 мВ (например,

В — вольтамперные характеристики , полученные в

результате экспериментов с фиксацией потенциала. По оси абсцисс — смещения мембранного потенциала относительно поддерживаемого потенциала (в данном случае потенциала покоя); по оси ординат — изменения входящего Na + -тока (фиолетовая кривая) и выходящего К + -тока (коричневая кривая)

Избирательное блокирование натриевых

и калиевых каналов с помощью тетродотоксина

МЕТОД patch- clamp и его

конфигурации для измерения токов через одиночные каналы

Na + -ток через одиночный Na + — канал в мышечной клетке мыши. А — Регистрация методом patch- clamp в конфигурации cell-attached

одиночных ионных каналов при смещениях мембранного потенциала от -80 до -40 мВ. Открытое состояние Na + -каналов представлено в виде смещения нулевой линии вниз, т.е. через канал течет входящий Na + -ток. Б — Регистрация методом patch- clamp в конфигурации outside-out

одиночных ионных каналов при смещениях мембранного потенциала от -100 до -40 мВ

Na + -токи, зарегистрированные в конфигурации whole-cell у электровозбудимых клеток при различных величинах смещения мембранного потенциала относительно поддерживаемого потенциала. K + -каналы были ингибированы Cs, тетраэтиламмонием или 4-аминопиридином.

А — Na + -токи, зарегистрированные у разных электровозбудимых клеток

Б — Na + -токи, зарегистрированные при разных ступеньках относительно поддерживаемого потенциала. Величина поддерживаемого потенциала E h равна -90 мВ.

Величины ступенек тестирующих потенциалов указаны на рисунке. В — вольтамперные характеристики,

построенные по пиковым значениям

(о) и по стационарным значениям (∆)Na + -токов.

Источник

Adblock
detector