
- •2. Современные методы исследования биологических структур. Электронная микроскопия, предел разрешения электронного микроскопа. Рентгеноструктурный анализ, формула Вульфа - Брэггов.
- •4. Диффузия липидных молекул в мембранах: латеральная, флип - флоп. Частота перескоков молекул. Люминесцентные методы изучения подвижности молекул в мембране, флуоресцентные метки и зонды.
- •5. Электрохимический потенциал. Транспорт веществ через биологическую мембрану: пассивный и активный, принципиальные различия между ними.
- •6. Диффузия заряженных частиц. Уравнение Теорелла. Уравнение
- •7. Виды пассивного транспорта: диффузия (простая, облегчённая), ' осмос, фильтрация. Диффузия незаряженных частиц. Градиент - концентрации. Закон Фика.
- •8. Диффузия частиц через полупроницаемую мембрану.
- •9. Активный транспорт веществ через биологическую мембрану. Уравнение Уссинга - Теорелла. Опыт Уссинга.
- •10. Биопотенциалы. Микроэлектродный метод регистрации биопотенциалов. Формула Нернста для расчёта биопотенциалов (её вывод), уравнение Гольдмана.
- •11. Биопотенциал покоя, его физическая природа. Уравнение Нернста-Планка для состояния покоя. Роль градиентов концентрации и электрического потенциала при формировании потенциала покоя.
10. Биопотенциалы. Микроэлектродный метод регистрации биопотенциалов. Формула Нернста для расчёта биопотенциалов (её вывод), уравнение Гольдмана.
Одна из важнейших функций биологической мембраны - генерация и передача биопотенциалов. В процессе жизнедеятельности в клетках и тканях могут возникать разности электрических потенциалов:
1) окислительно-восстановительные потенциалы - вследствие переноса электронов от одних молекул к другим;
2) мембранные - вследствие градиента концентрации ионов и переноса ионов через мембрану.
Стеклянный микроэлектрод представляет собой стеклянную микропипетку с оттянутым очень тонким кончиком.
Металлический
электрод
такой толщины пластичен и не может
проколоть клеточную мембрану, кроме
того он поляризуется. Для исключения
поляризации электрода используются
неполяризующиеся электроды, например
серебряная проволока, покрытая солью
AgCl.
В раствор КС1 или NaCI
(желатинизированный агар-агаром),
заполняющий микроэлектрод. Второй
электрод
- электрод
сравнения
- располагается
в растворе у наружной поверхности
клетки. Регистрирующее устройство,
содержащее усилитель постоянного тока,
измеряет мембранный потенциал:
Микроэлектродный метод дал возможность измерить биопотенциалы не только на гигантском аксоне кальмара, но и на клетках нормальных размеров: нервных волокнах других животных, клетках скелетных мышц, клетках миокарда и других.
Отсюда легко получить формулу Нернста для равновесного мембранного потенциала
Уравнение Гольдмана:
11. Биопотенциал покоя, его физическая природа. Уравнение Нернста-Планка для состояния покоя. Роль градиентов концентрации и электрического потенциала при формировании потенциала покоя.
Потенциал покоя - стационарная разность электрических потенциалов, регистрируемая между внутренней и наружной поверхностями мембраны в невозбужденном состоянии. Потенциал покоя определяется разной концентрацией ионов по Разные стороны мембраны и диффузией ионов через мембрану. Если концентрация какого-либо иона внутри клетки С отличив от концентрации этого иона снаружи С и мембрана проницала для этого иона, возникает поток заряженных частиц через Мембрану, вследствие чего нарушается электрическая нейтральность системы, образуется разность потенциалов внутри и снаружи клетки ФИм=ФИвн-Финар, которая будет препятствовать дальнейшему перемещению ионов через мембрану. При установлении равновесия выравниваются значения электрохимических потенциалов по разные стороны мембраны:
Отсюда легко получить формулу Нернста для равновесного мембранного потенциала:
Переписав уравнение
Гольдмана
в виде:
уравнение Нернста
стало:
С учетом работы
электрогенных ионных насосов для
мембранного потенциала было получено
уравнение
Томаса:
где
m
- отношение
количества ионов натрия к количеству
ионов калия, перекачиваемых ионными
насосами через мембрану. Чаще всего
K+-Na+-АТФаза
работает в режиме, когда
m = 3/2, м всегда
больше
1.
Коэффициент m > 1 усиливает вклад градиента концентрации калия в создание мембранного потенциала, поэтому мембранный потенциал, рассчитанный по Томасу, больше по абсолютной величине, чем мембранный потенциал, рассчитанный по Гольдману, и дает совпадение с экспериментальными значениями для мелких клеток.