Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Ожидаемая величина мембранного потенциала, возникающего в состоянии покоя за счет разницы в концентрациях К+ по две стороны мембраны, равна С, Р= 58 мВ х 1о8 10 С 9 мМ 1'= 58 мВ х 1о8,а 344 мМ' 1'= — 92 мВ. Для Ма' такой же расчет дает величину +48 мВ. Если допустить, что мембранный потенциал создается только за счет градиента 1К+1, то его величина должна быть близка к величине потенциала покоя. Если предположить, что мембранный потенциал создается только за счет градиента 1Ма+), то его величина должна быть близка к величине потенциала действия.
Этн предположения позволяют приближенно оценить потенциалы покоя и действия, поскольку за потенциал покоя ответствен главным образом К', а за потенциал действия-Ха'. В состоянии покоя мембрана в сто раз более проницаема для ионов К~, чем для и' 324 Глава 6 Ха' из-за существования каналов утечки К+. Такие каналы позволяют ионам К' выходить из клетки, пока мембранный потенциал не увеличится настолько, чтобы противостоять градиенту концентрации К'. Теоретически возможный максимальньгй градиент (по расчетам, подобным приведенным выше) несколько снижается за счет поступления в клетку ионов Ха', которые несут положительные заряды (компенсирующие потерю положительных зарядов при выходе ионов К' из клетки).
Если бы не было (Яа' + К')-насоса, непрерывно откачивающего ионы Ха', потенциал покоя должен был бы полностью исчезнуть. Потенциал действия возникает благодаря другому каналу — потенциалзависимому Ха'-каналу. При возбуждении мембраны этот канал открывается, что позволяет ионам Ма+ войти в клетку. Величина результирующего мембранного потенциала определяется разностью концентраций Ха+ по две стороны мембраны.
Поток ионов Ма+, входящий в клетку, приводит к снижению мембранного потенциала на данном участке мембраны, что вызывает открывание соседних с ним каналов для Ха' и одновременно распространение потенциала действия от участка первоначальной стимуляции, Б. Кас н ожидалось, замена хлорида натрия хлоридом холина приводит к исчезновению потенциала действия, так как последний обусловлен работой особых каналов для Ха'. Как показывают приведенные выше расчеты, разность концентраций Ха' через мембрану определяет величину потенциала действия, который возникает в результате входа Ха' в клетку.
Таким образом, если концентрация Ха+ снаружи клетки снижается до половины от нормальной величины, то, согласно расчету, должен уменьшиться вдвое и мембранный потенциал. Измерения потенциала действия для разных смесей хлорида холина и хлорида натрия подтверждают эти ожидания. Литература: НсГГе, В. 1опсс СЬаппе14 оГ Ехс11аые Меть|апек рр. 23-57. зппс1ес1апсГ, Маме Гйпапет Азиос!аСеа 1984. 6-25 А.
Во время единичного потенциала действия в аксон поступает 340 импульсов радиоактивного натрия в минуту. При удельной активности 2 х 1О'ч имп/(мин. моль) это включение соответствует входу 1,7 х 10 '~ моль натрия: 340 имп/мин моль входящий Ха" = х аксон 2 х 10'4 имп/мин = 1,7 х 10 ы моль/аксон.
Плошадь мембраны гигантского аксона в этом эксперименте составляла 1,6 ем~: плошадь = л)7/с = 3,14 х 0,1 см х 5 см = 1,6 см'. Таким образом, количество входящих в аксон ионов в расчете на 1 ем~ его поверхности равно 1,7 х 1О "моль ассон входятций Ма'/ем~ — х, 1,1 х аксон 1,6 смз х 10 Таким образом, результаты экспериментальных измерений соответствуют теоретически рассчитанным величинам. Б. Точно такое же количество ионов К' должно при этом выйти из Ппазматяческая мембрана 326 аксона, чтобы снова установился потенциал покоя: ведь ионы Ха' вошли в аксон во время потенциала действия. В результате из клетки должно выйти 1,7 х 1О 'г моль К+.
Объем данного гигантского аксона равен 39 мкл: объем = яг~)г = 3,14 х (0,05 см)' х 5 см = 0,039 см' = 0,039 мл = = 39 мкл. Прн концентрации Ь(а' 65 мМ в аксоне содержится 1,5 х 10га ионов Ь(а': 65 ммоль 1Ча' (39 х 10 ' л) число ионов Ь)а' = х — х л аксон (6,0 х 10'о Ха') х ' —, = 1,5 х 10" Ха'/аксон. ммоль Ь(а' На протяжении потенциала действия в аксон входит 1 х 10" ионов Ь(а '. 1,7 х !О 'г моль 60 х 10'~ Ха' входящий 1Ча' = х аксон моль = 1,0 х 10" 1Ча+!аксон. Таким образом, во время единичного потенциала действия внутри- клеточная концентрация Ха' в гигантском аксоне кальмара повышается менее, чем на одну миллионную часть: 1,0 х 10'2 повышение !"о(а'1 = 1,5 х 10га =67х!0 ', Г.
Один нз подходов к решению этой задачи заключается в том, чтобы пересчитать необходимые величины после подстановки в формулу величины радиуса дендрита (0,05 мкм). Есть, однако, и короткий путь, который основан на том, что для нервов равной длины число входящих ионов Гча' зависит от г (плошадь поверхности = 2яг)г), тогда как число ионов Ма ', содержащихся в аксоне, зависит от г' (объем = ягг)г).
Так как радиус дендрита в 104 раз меньше, чем радиус гигантского аксона, его поверхность тоже в 10Я раз меньше; таким образом, во время потенциала действия в дендрит будет входить в 104 раз меньше ионов Ь)а+, чем в аксон. Однако объем дендрита в 104 раз меньше, чем объем гигантского аксона, поэтому в нем содержится в 10' раз меньше ионов Ь(а+. Следовательно, относительное увеличение внутриклеточной концентрации ионов Ь)а+ в дендрите (в 6,7 х 10 з раз) в 104 раз выше, чем это увеличение в аксоне кальмара. Д.
Поскольку внутриклеточная концентрация ионов Ха" в дендрите возрастает почти на 1% во время каждого потенциала действия (по сравнению с 0,0001% для гигантского аксона), удаление ионов Ь(а' с помощью (Ь(а++К')-насоса является в непрерывной работе маленького дендрита более критическим моментом, чем в работе гигантского аксона кальмара. Лвтеретуря: НГГГе, В. 1оп1с СЬаппе!з оГ Ехагаь!е МепгЬгапев рр. 1-19, Бнпдег!апгГ, Мамо Гйпапег АмосГагеь !934. 6-26 А. Потенциал покоя в обычной морской воде равен 9 мМ 1'= 58 мВ х !оя,о = — 92 мВ, 'о 344 мМ 320 Глава 6 тогда как потенциал покоя в морской воде, содержащей 60 мМ КС1, равен 60 мМ К= 58 мВ х 1о8„= — 44 мВ. '0344 мМ Таким образом, зта величина уменьшается более чем вдвое. Б. Тот факт, что в отсутствие Са + активации не происходит, заставляет предположить, что для активации необходим вход ионов кальция в клетку из внеклеточной жидкости.
Изменение мембранного потенциала в ответ на увеличение концентрации КС1 приводит к открыванию потенциалзависимого Саз+-канала в плазматической мембране. Вход Са' ' инициирует затем другие внутриклеточные изменения, В. Как можно ожидать, исходя нз предыдущего ответа (пункт Б), добавление ионофора А23187 активирует изменения в яйце, находящемся в обычной морской воде, но не в морской воде, лишенной ионов кальция. Не все яйца сходны в этом отношении с яйцами морских двустворчатых моллюсков, но многие могут активироваться под влиянием некоторых изменений ионного состава среды обитания.
Судя по этим данным, роль спермы не ограничивается только обеспечением будущего потомства своей долей дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В том случае, который привел вас в изумление, яйца, актнвированные в результате изменения ионного состава среды, а не под действием спермы, не развивались в эмбрионы, хотя часто претерпевали превращения, подобные, хотя и не полностью, циклам клеточного деления. что токсин связывается в препарате дополнительно с чем-то еще кроме рецепторного участка.
Такие дополнительные участки не являются специфическими для токсина, в противном случае должно было бы в конце концов наступить нх насыщение, чего не происходит. Чтобы оценить масштаб неспецифического связывания, и был поставлен контрольный эксперимент. В нем добавление избыточного количества нерадиоактивного токсина приводит к освобождению меченого токсина, связавшегося со специфическими рецепторными участками. Следовательно, при большом молярном избытке немеченого токсина подавляющая часть связанного с рецептором токсина становится немеченой, т.е. молекулы немеченого токсина конкурируют с молекулами меченого токсина за участки специфического связывания. В то же время в участках неспецифического связывания вследствие фактической неограниченности их числа немеченый токсин не влияет на связывание меченого токсина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
