Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

. Одно из основных преимуществ этого объекта состоит в возможности его перфузии — произвольной замены внутриклеточной среды, впервые произведенной в 1961—1962 гг. П. Ф. Бейкер, Т. И. Шоу, А. Л. Ходжкином н И. Тасаки со своими коллегами. Аксо-плазму нз волокна можно вытеснить через его срезанный конец. Для этого волокно проглаживается несколько раз специальным приспособлением. Затем в один конец волокна вводится канюля, через которую заполняется нужным раствором оставшаяся оболочка волокна. Такие заполненные искусственным раствором аксоны проводят импульсы в течение нескольких часов.

Однако на более мелких объектах этот метод трудно применять. В Институте физиологии им. А. А. Богомольца АН УССР под руководством Героя Социалистического Труда академика П. Г. Костюка разработан метод внутриклеточной перфузии сомы нейронов моллюсков. Суть метода заключается в следующем. Исследуемый нейрон диаметром от 40 до 200 мкм помещается в конусообразную пору перегородки (di = 200—300 и d2=25—80 мкм), разделяющей верхний и нижний отсеки экспериментальной камеры. Стены поры покрыты клейкой массой, изготовленной иа основе вазелинового масла. В нижней камере создается отрицательное гидростатическое давление, обеспечивающее слипание мембраны клетки со стенками поры и частичное разрушение участка мембраны, контактирующего с нижним отсеком. Окончательное разрушение барьерных свойств этого участка достигается пропусканием через нижний отсек изоосмотического раствора соли калия, не содержащего кальция. После этого гидростатическое давление снимается. Верхний отсек камеры заполняется раствором Риигера. Контактирующий с ним «рабочий» участок клеточной мембраны полностью сохраняет возбудимость и генерирует полноценные потенциалы действия, которые отводятся электродами, находящимися в обоих отсеках камеры.

Необходимым условием стабильности мембраны является непрерывная фиксация мембранного потенциала на заданном уровне, близком к нормальной величине потенциала покоя (от —40 до —60 мВ). Этим предотвращается изменение состояния ионопереносящнх механизмов при частичном шунтировании потенциала покоя. Данный метод внутриклеточной перфузии дает возможность приблизиться к условиям, при которых исследуются электрические свойства искусственных мембран (см. 2.4).

5, Исследование электропроводности. Электропроводность тканей и биологических жидкостей обусловлена движением электролита. Ионы вне- и внутриклеточной среды движутся согласно присущим им зарядам н полярности приложенного тока. Движение ионов осуществляется по межклеточному пространству и через мембранные системы клеток. Из последнего становится понятным, что биологическому объекту свойственно довольно большое сопротивление приложенному к нему электрическому току. Самое большое сопротивление наблюдается при приложении к ткани постоянного) тока и уменьшается с повышением частоты переменного тока. Это объясняется тем, что на мембранных системах противоионы перераспределяются так, что образованное в результате этого электрическое поле направлено противоположно приложенному извне. Поляризация мембранных систем и уменьшение сопротивления ткани с повышением частоты переменного тока свидетельствуют о некотором сходстве между мембраной клетки и электрической емкостью. Величина поляризационной емкости для разных клеток резко отличается, однако в некоторых случаях достигает 8—10 мкФ на 1 см2.

Исходя из этих соображений, общее сопротивление — импеданс ткани — электрическому току складывается из двух составляющих: активного сопротивления R, которое примерно одинаково у «живой» и «мертвой» ткани, и емкостного сопротивления — Rc. Так как емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте переменного тока, т. е. с увеличением частоты электрического тока Rc стремится к нулю, импеданс ткани приближается к величине активного сопротивления R. Такое изменение сопротивления в зависимости от частоты тока называется дисперсией сопротивления живой системы; по ее крутизне можно судить о функциональных состояниях биологического объекта.

На практике определяется поляризационный коэффициент (введенный в практику исследований Б. Н. Тарусо-вым), представляющий собой численное выражение отношения импеданса биологического объекта при частоте электрического тока 104 Гц к импедансу при частоте 106(108) Гц.

Исходя из вышеизложенного о механизмах поляризации биологических объектов, понятно, что поляризационный коэффициент К^1. В тканях с интенсивным обменом (печень, почки млекопитающих) он достигает значения 10—12, в тканях с менее интенсивным обменом, при протекании патологических процессов, действии токсических веществ, механических повреждений он ниже. У «мертвой» ткани, в клетках которой разрушены мембранные системы, поляризационный коэффициент равен единице.

На практике импеданс биологических объектов измеряют с помощью мостов переменного тока. Балансировка моста производится с помощью набора эталонных емкостей и сопротивлений и контролируется по нуль-индикатору.

2.2. МЕТОДЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО НАБЛЮДЕНИЯ МЕМБРАННЫХ СТРУКТУР

Электронная микроскопия. Одним из наиболее важных методов с высокой разрешающей способностью является электронная микроскопия. Именно благодаря микроскопу исследователи увидели мембрану, о существовании которой писал еще К. Бернар.

Первые электронные микроскопы использовались в исследованиях мембранных структур в 1939—1940 гг. Но особенно широко электронная микроскопия стала применяться после 1950 г., когда были сконструированы первые микротомы.

Высокое разрешение в электронном микроскопе достигается благодаря использованию в качестве источника «освещения» потока электронов. Электронам свойственны волновые процессы, определяемые отношением Де Бройля,

где т — масса электрона; v — ускоряющее напряжение, В; h — постоянная Планка.

Исходя из этой формулы при тех скоростях электронов, которые обычно применяются в электронных микроскопах, длина волны оказывается примерно на пять порядков меньше длины волны света. Пока, по причинам

страница 31
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.09.2019)