Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ЧАСТЬ I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
ГЛАВА I. МЕМБРАННЫЙ ТРАНСПОРТ 7
§ I. Пассивный мембранный транспорт 7
§ 2. Активный мембранный транспорт II
§ 3. Энергетический источник активного транспорта ионов 12
§ 4. Биохимия активного транспорта ионов 15
ГЛАВА II. МЕМБРАННАЯ ТЕОРИЯ ГЕНЕРАЦИИ БИОПОТЕНЦИАЛОВ КЛЕТКИ 23
§ I. Механизм генерации потенциала покоя (ШІ) 23
§ 2. Механизм генерации потенциалов действия (ПД).. 28
ГЛАВА Ш. ЭЛЖТРОГЕННЫЙ НАТРИЕВЫЙ НАСОС 39
ГЛАВА ІУ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 61
ЧАСТЬ 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 62
§ I. Подготовка препарата 62
§ 2. Приготовление растворов 65
§ 3. Фоторегистрация изменения объема нейрона 67
§ 4. Определение внутриклеточного содержания ионов натрия и калия 68
§ 5. Внутриклеточное отведение электрической активности гигантских нейронов и фиксация напряжения на мембране целостного и внутрикле точно-перфузированного нейрона 71
§ 6, Определение скорости активного выхода ионов натрия из клетки с помощью изотопа
§ 7. Измерение количества уабаиновых и медиатор-ных рецепторов на мембране с помощью меченых молекул соответствующих веществ 78
§ 8. Определение фосфолипидного состава ганглиоз ной массы улитки 79
ЧАСТЬ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ 81
ГЛАВА I. ЗАВИСИМОСТЬ РАБОТЫ НАТРИЕВОГО НАСОСА ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАРЬЕРА НА МЕМБРАНЕ 81
§ I. Натриевый насос у целых нейронов 87
§ 2. Натриевый насос в мембране диализированного нейрона 99
ГЛАВА II. ЭЛЖТРОГЕННЫЙ НАТРИЕВЫЙ НАСОС И ОБЪЕМ НЕЙРОНА 107
ГЛАВА Ш. ЗАВИСИМОСТЬ АКТИВНОГО НАТРИЕВОГО НАСОСА ОТ ОБЪЕМА КЛЕТКИ 124
ГЛАВА ІУ. ЭЛЖТРОГЕННЫЙ НАТРИЕВЫЙ НАСОС И ПРОВОДИМОСТЬ ПР0Т0ПЛАЗМАТИЧЕСК0Й МЕМБРАНЫ 139
ГЛАВА У. ЭЛЖТРОГЕННЫЙ НАТРИЕВЫЙ НАСОС И ПЕЙСМЕКЕРНАЯ АКТИВНОСТЬ НЕЙРОНА 152
§ -1. Следовая гиперполяризация Ш 154
§-2. Межпучковая спонтанная, гиперполяризация мембраны 170
ГЛАВА Л. ЭЛЕКТРОГЕННЫЙ НАТРИЕВЫЙ ПЕРЕДАЧА 203
ВЫВОДУ 300
ЛИТЕРАТУРА
Введение к работе
Клеточные мембраны обладают поразительными свойствами избирательно пропускать вещества через свои диффузионные каналы и транспортировать эти вещества против электрохимических градиентов» Благодаря этим свойствам существует ионная асимметрия между внутренней и наружной средой клетки, которая и лежит в основе генерации биопотенциалов клетки.
Возбудимые мембраны, образующие поверхность нервных и мышечных клеток, способны быстро и обратимо менять свою проницаемость для неорганических ионов, а возникающие вследствие этого движения ионы являются причиной генерации электрических импульсов.
Согласно мембранной теории Ходжкина-Хаксли-Катца, связь между метаболизмом и биоэлектрической активностью клетки объясняется следующим образом: метаболизм клетки а) приводит к синтезу крупных органических анионов, неспособных диффундировать через мембрану и б) доставляет энергию для активного ионообменного механизма, выводящего из клетки ионы натрия и накапливающего ионы калия в соотношении 1:1, вследствие чего заряд на мембране не изменяется. Иными словами, эта теория биоэлектрические явления на мембране рассматривает как относительно независящие от метаболизма клетки, результатом которого является активный транспорт ионов через мембрану. Однако проведенные за последнее десятилетие исследования механизма работы На +К-АТЗ азной системы мембран, лежащий в основе функционирования катионного насоса показали, что последний работает в электрогенном режиме и может непосредственно участвовать в генерации потенциалов покоя (Ш) клетки.
Наличие насос-зависимого компонента ПИ клетки выдвигает как одну из важнейших задач современной физиологии и биофизики клетки, бо - 6 лее подробное раскрытие роли метаболизма в регуляции электрической активности клетки Однако для понимания как механизма работы электрогенного натриевого насоса, так и его участия в регуляции спонтанной и синаптической активности клетки, необходимо решение двух кардинальных вопросов: а) зависимости натриевого насоса от существующих на мембране энергетических барьеров и б) сопряженности активного и пассивного транспорта веществ через мембрану.
Во всех исследованиях, которые до сих пор проводились в области изучения активных и пассивных свойств мембраны, изменения объема клетки в расчет не принимались, и его рассматривали как относительно постоянную величину. Однако, сама идея существования электрогенного натриевого насоса предполагает изменение объема клетки в процессе ее функционирования, которое должно соответствующим образом отражаться в изменениях активных и пассивных свойств мембраны.
Наличие существенного сходства между явлениями переноса веществ через мембрану в различных клеточных системах позволяет думать,что лежащие в их основе процессы характерны для различных типов клеток. Поэтому изучение более простых систем, легко доступных для тонких экспериментальных вмешательств, может дать нам сведения, применимые к более сложным системам, менее доступным для непосредственного изучения. К числу таких относительно простых систем относятся гигантские нейроны улитки, которые и служили объектами для настоящих исследований.
Задачей настоящей работы явилось изучение а) барьер-зависимости натриевого насоса, б) сопряженности активного и пассивного транспорта веществ через мембрану, роли натриевого насоса в регуляции, в) объема, г) электрочувствительных и д) хемочувствительных свойств мембраны.
