Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Казак Елена Васильевна

Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны
<
Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Казак Елена Васильевна. Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.04.- Иваново, 2003.- 137 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-2/595-1

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы 6

1.1. Основные теоретические подходы к описанию ионных потоков в мембранных системах 10

1.1.1. Непрерывный подход описания транспорта ионов через мембраны 10

1.1.2. Дискретное описание транспорта ионов через мембраны 14

1.2. Изучение проницаемости модельных мембран и влияния внешних факторов на ионные потоки 18

1.2.1. Современные представления о строении трансмембранных каналов 19

1.2.2. Влияние местных анестетиков на проницаемость мембран 23

1.2.3. Влияние магнитных полей на проницаемость мембран 28

1.3. Исследование переноса ионов через функциональную мембрану 29

1.3.1. Методы исследования ионной проницаемости мембран 29

1.3.2. Кожа лягушки — модель функциональной мембраны 34

ГЛАВА 2 Материалы и методы 36

2.1. Методика выполнения эксперимента 36

2.1.1. Исследование ионных потоков na+ и К* в стандартных условиях 37

2.1.2. Исследование влияния анестетиков на проницаемость мембраны39

2.1.3. Исследование ионных потоков Na+ и К*в магнитном поле 39

2.2. Метод прямой потенциометрии 42

2.2.1. Ионоселективные электроды 42

2.2.2. Ячейка для электродов 43

2.2.3. Анализатор «Экотест-01» 44

2.3. Пламенная фотометрия 45

2.4. Обработка данных 46

2.4.1. Расчет ионных потоков 46

2.4.2. Статистический анализ экспериментальных данных 47

ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение 54

3.1 Потоки NA+ И К+ через мембрану в стандартных условиях 54

3.1.1. Теоретический анализ ИП через полупроницаемую мембрану 54

3.1.2. Анализ зависимости потоков Na через мембрану от времени 57

3.1.3. Влияние градиента концентрации на величину ионных потоков Na+ через мембрану 65

3.1.4. Анализ зависимости ионных потоков К? через мембрану от времени и градиента концентрации 69

3.1.5. Сравнительный анализ ионных потоков Na+ uiC 78

3.2. Сравнительная характеристика методов исследования ИП 81

3.3. Влияние анестетиков на ионные потоки NA+ И К+ 83

3.3.1 Влияние лидокаина и прокаина на проницаемость мембран для ионов Na 84

3.3.2. Влияние лидокаина и прокаина на проницаемость мембран для ионов 1С 87

3.4. Влияние магнитных полей на ионные потоки 91

3.4.1. Влияние магнитных полей на ионные потоки Na 92

3.4.2. Влияние МП на ионные потоки К? 96

Заключение 99

Выводы 102

Список литературы 104

Приложение

Введение к работе

Исследование электрических параметров клеток нервного волокна (потенциал, электропроводность через мембрану в состоянии покоя и при возбуждении и др.) является актуальным в физической химии, биологии и медицине. Однако до настоящего времени нет достаточно полной теории, объясняющей механизмы формирования этих параметров. Клеточные мембраны участвуют в регуляции всех связей и взаимодействий, которые осуществляются между наружной и внутренней сторонами компартментов. Это может проявляться в виде физического переноса ионов или молекул через мембрану или в форме передачи информации при помощи конформационных изменений, индуцируемых в мембранных компонентах. Для выяснения механизмов процесса переноса важно исследовать отдельные стороны процесса проницаемости, процесса прохождения заряженных частиц через мембрану.

Биохимическое и биофизическое изучение этого вопроса связано с большими затруднениями экспериментального и теоретического характера Эти затруднения частично снимаются при изучении изолированной кожи лягушки, которая, разделяя два раствора электролитов, создает разность электрических потенциалов. В этом случае кожа представляет хорошую модель плазматической мембраны для исследования ионных потоков (ИП). Потоки необходимо измерять в обоих направлениях, так как отсутствие видимого переноса ионов данного вида в одном из направлений может означать только равенство потоков этих ионов в противоположных направлениях. Кроме того, кожу лягушки можно использовать для изучения влияния внешних воздействий различной природы. Используя кожу, мы изучали реакции ионных потоков в ответ на изменения градиента концентраций в растворах, добавление местных анестезирующих средств, действие внешних магнитных полей (МП).

Для определения ионных потоков через мембрану нами были применены методы прямой потенциометрии и пламенной фотометрии.

Сочетание этих методов позволило получить более точные результаты и разработать новую, более усовершенствованную методику исследования ионных потоков.

Цель данной работы состояла в определении потенциометрическим и фотометрическим методами абсолютных значений ионных потоков Na и К" через модель функциональной мембраны и их реакции в ответ на изменения градиента концентраций растворов, добавление местных анестезирующих средств, действие внешних магнитных полей. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

исследование зависимости ионных потоков Na+, К+ через функциональную мембрану от времени;

проведение анализа изменения ионных потоков Na+, К+ во времени; сравнение величин входящих и выходящих потоков;

изучение влияния концентрационного градиента на проницаемость мембраны для ионов Na+, К+;

исследование влияния местных анестетиков прокаина и лидокаина на входящие и выходящие ионные потоки Na+ и К+;

определение влияния переменного и постоянного магнитных полей на проницаемость мембран для исследуемых ионов;

разработка методики определения ионных потоков Na+, К+ через функциональную мембрану.

Изучение проницаемости модельных мембран и влияния внешних факторов на ионные потоки

Проницаемость биологических мембран для неорганических ионов практически полностью обусловлена работой трансмембранных селективных каналов белковой природы [10, 41, 42, 56-58]. Прямое экспериментальное исследование движения ионов в селективных каналах биомембран затрудняется вследствие: 1. реальной плотности каналов в мембране; 2. отсутствие соединений, которые можно было бы использовать в качестве меток для ионных каналов [59]. Поэтому перспективы исследования динамики ионов связывают с использованием модельных каналов как искусственных [60], так и биологических мембран. Большую информацию о строении и функции каналов дает изучение трансмембранных каналов типа gramicidin [61, 62]; LS3 [63]; OmpF Escherichia coli porin [64]; alamethicin [65]; KcsA[66-68]. Наиболее изученным ионным каналом является нейтральный pentadecapeptide gramicidin (GA), который образует водную пору в липидном бислое и является катионоселективным [69, 70]. Исследуя профили потенциальной энергии ионов К+ и Na+ в модельном ионном канале, показано, что в каждом из них имеется центр связывания с относительно низкой потенциальной энергией. Константы скоростей ассоциации и диссоциации определяют скорость входа иона в центр связывания и скорость выхода из него.

В соответствии с теорией абсолютных скоростей Эйринга эти константы связаны с высотой соответствующих барьеров, а их относительные величины ответственны за ионную избирательность [71]. По данным ряда авторов [72, 73] ионные каналы представляют собой субъединичный комплекс белков, пронизывающих мембрану. В центре его существует трубка, сквозь которую могут проходить ионы. Результаты экспериментов, проводимых методом Patch-Clump (метод локальной фиксации потенциала мембраны) на различных ионных каналах, показали, что проводимость ионных каналов дискретна и они могут находиться в двух состояниях: открытом или закрытом [74]. Переходы между состояниями происходят в случайные моменты времени и подчиняются статическим закономерностям. Ионные каналы нервных волокон чувствительны к мембранному потенциалу, например, натриевые каналы аксона кальмара [75-78]. Это проявляется в том, что после начала деполяризации мембраны соответствующие токи начинают изменяться с той или иной кинетикой. На языке ионных каналов этот процесс происходит следующим образом. Ион-селективный канал имеет сенсор — некоторый элемент своей конструкции, чувствительный к действию электрического поля. При изменении мембранного потенциала меняется, величина действующей на него силы, в результате эта часть ионного канала перемещается и меняет вероятность открывания или закрывания ворот - своеобразных заслонок, действующих по закону «все или ничего». Экспериментально показано [17, 79], что под действием деполяризации мембраны увеличивается вероятность перехода натриевого канала в проводящее состояние. Скачек напряжения на мембране приводит к тому, что большое число каналов открывается. Через них проходит больше зарядов, а значит, в среднем, протекает больший ток. Существенно, что процесс роста проводимости канала определяется увеличением вероятности перехода канала в открытое состояние, а не увеличением диаметра открытого канала [80-82]. Среди различных ионных каналов биологических мембран наиболее полно охарактеризованы два основных типа каналов: №+-каналы и К+-каналы.

Структурно-функциональная схема Na+-, К+-канала изображена на рис. 1.4 [83]. «Тело» канала состоит из транс-мембранного белка, погруженного в липидный бислой. Макромолекула включает 1900 - 4000 аминокислотных остатков, уложенных в одну или несколько полипептидных цепей, а также несколько сот сахарных остатков, ковалентно связанных с аминокислотами во внешнем пространстве. Внутренняя поверхность поры включает в основном гидрофильные аминокислоты. Канальный белок имеет пору, которая с помощью «воротного» механизма может открываться или закрываться. Работа воротного механизма управляется сенсором напряжения (в хемовозбудимых каналах - рецептором). Внутри поры имеется селективный фильтр для избирательного пропускания ионов [10, 84]. Для открытия и закрытия ворот канала требуется обратимое изменение конформации белка, который тем самым переводит ворота в соответствующую позицию. Вероятность открытия и закрытия канала, в свою очередь, определяется состоянием сенсора, который в канале электровозбудимых мембран содержит несколько заряженных групп, двигающихся под влиянием приложенного мембранного электрического поля. Под действием электрического поля увеличивается вероятность открытого состояния, ворота открываются и поток гидратированных ионов получает возможность проходить сквозь селективный фильтр [85, 86]. Детальное изучение бактериального канала KcsA К+ [73, 87] позволило установить строение и механизм работы калиевого канала (рис. 1.5). Простейшая структура канала, так называемая X-ray структура [88] включает 4 субъединицы, каждая из которых содержит две трансмембранные спирали между которыми находится короткая спираль - петля, образующая

Исследование переноса ионов через функциональную мембрану

Существует много подходов к изучению проницаемости мембран, и определению ионных потоков через них [129 - 132]. Огромную роль в развитии представлений о строении биологических мембран, их барьерной функции сыграли физические методы исследования. Большую информацию о структуре мембран, о взаимном расположении атомов мембранных молекул, от чего зависят ионные потоки, дает рентгеноструктурный анализ, основанный на дифракции коротковолновых рентгеновских лучей на атомах. Электронно-микроскопических исследования позволяют рассмотреть отдельные детали строения биологических мембран. К методам изучения динамики мембран, дающим возможность исследовать их, не разрушая, относится флуоресцентный метод -использование флуоресцентных зондов и меток. Наиболее полные сведения об агрегатном состоянии липидных бислоев дают методы радиоспектроскопии - ЭПР и ЯМР. Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) использует спин-зонды и спин-метки - молекулы или молекулярные группы с неспаренными электронами. Парамагнитные спин-зонды вводятся в липидную мембрану, спектры поглощения спин-зондами электромагнитной волны дают информацию о свойствах липидного окружения, в частности о подвижности липидных молекул в мембране. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) - это явление резкого возрастания поглощения энергии электромагнитной волны системой атомных ядер, обладающих магнитным моментом, помещенных во внешнее магнитное поле, при резонансной частоте волны. Для регистрации мембранного потенциала используют микроэлектроды, один из которых находится во внеклеточном пространстве, другой вводят через мембрану в клетку.

Метод локальной фиксации потенциала - patch clamp - позволяет идентифицировать молекулярные реакции одиночных каналов на основе зависимостей ионных токов от потенциала и времени [4, 133]. Перечисленные методы можно отнести к опосредованным для изучения ионных потоков. Для исследования процесса проницаемости, т.е. процесса прохождения заряженных частиц через мембрану наиболее приемлемым является метод хт 24 радиоактивных индикаторов, с использованием радиоактивных изотопов Na и К42 [27]. Для определения ионных потоков через мембрану с успехом может быть применен и метод пламенной фотометрии. К сожалению этот метод может дать высокую точность и чувствительность только в том случае, когда исследуются потоки ионов калия, натрия и кальция, выходящие в среду, не содержащую этих ионов [134-137]. Метод пламенной фотометрии основан на том, что при высокой температуре (1500С, в пламени пропано-воздушной горелки) атомы излучают свет с определенной длиной волны: Na - 589±5 нм (желтая линия), К - 766±5 нм (инфракрасная линия). Анализ выполняется на пламенных фотометрах, содержащих интерференционные фильтры или монохроматор. Достоинство этого метода - простота анализа: малое количество пробы, не требуются реактивы. К недостаткам относится: нужны специальные калибровочные растворы сложного состава, т.к. желтая линия натрия «забивает» калиевое излучение. Для определения натрия и калия требуются разные разведения пробы; нестабильность показаний (зависят от характера пламени), поэтому необходима частая подкалибровка. Для определения ионных потоков через мембрану нами был применен метод потенциометрического анализа. Этот метод, по сравнению с другими аналитическими методами обладает рядом преимуществ [138 - 140]: потенциометрические измерения проводятся очень быстро; измерения, проводимые с помощью электродов относятся к группе неразрушающих способов контроля, т.е. они не оказывают воздействия на исследуемый раствор; дают возможность проводить анализ при небольшом расходе исследуемого вещества; в большинстве случаев проба не требует предварительной обработки; широкий диапазон измерений (от 1 моль/л до 10"6 моль/л), погрешность - около 2%; Измерения можно проводить непосредственно в непрозрачных растворах и даже в вязких пастах, при этом исключаются длительные операции фильтрации или перегонки; портативны; пригодны как для прямых определений, так и в качестве индикаторов в титриметрии. Высокие селективность и чувствительность определения и простота аппаратурного оформления ионометрического метода анализа позволяет ему успешно конкурировать с широко распространенными методами пламенно-фотометрического и атомно-абсорбционного определения щелочных металлов. В основе потенциометрических измерений лежит зависимость равновесного потенциала электрода от активности (концентрации) определяемого иона [141 - 145]. Для измерений необходимо составить гальванический элемент соответствующего ионоселективного электрода (ИСЭ) и электрода сравнения, а также иметь прибор для измерения потенциала индикаторного электрода в условиях, близких к термодинамическим, т.е. без отвода заметного тока от гальванического элемента при замыкании цепи. Ионоселективные электроды - это электрохимические датчики, позволяющие потенциометрически определять активность некоторых ионов в присутствии других ионов [146 - 148]. Все ИСЭ в основе своей конструкции имеют ионочувствительную мембрану, проницаемую для конкретного типа ионов. Отсюда, как правило, появляется возможность высокоселективного определения. Для создания подобных мембранных электродов используют широкий спектр таких электродноактивных веществ, как моно- и поликристаллы, жидкие и твердые иониты, природные и синтетические циклические и ациклические органические соединения, селективно связывающие те или иные ионы. Мембрана - основной компонент любого ИСЭ.

Она разделяет внутренний раствор с постоянной концентрацией определяемого иона и исследуемый раствор. Одновременно мембрана служит средством электролитического контакта между ними. Мембрана обладает ионообменными свойствами, причем проницаемость ее к ионам разного типа различна. Таким образом, ИСЭ - это аналитические устройства, позволяющие с помощью ионочувствительной мембраны узнавать конкретный тип ионов и давать информацию об их количестве в виде электрического сигнала - потенциала, который связан с активностью (концентрацией) определяемого иона в анализируемом растворе [149, 150]. Независимо от типа мембраны поведение ИСЭ подчиняется некоторым общим закономерностям. Различие заключается лишь в деталях механизма переноса иона через границу раздела двух фаз и внутри мембраны. Если чувствительная мембрана помещена между двумя растворами электролита с разной концентрацией, то через нее возможно перемещение ионов только определенного типа в направлении к раствору с меньшей концентрацией подвижного иона. На поверхности мембраны устанавливается динамическое

Ячейка для электродов

Объемы исследуемых растворов составляли 4 мл. Промышленный образец ионоселективных электродов неадекватен условиям эксперимента. Поэтому введены усовершенствования, исходя из требований к работе с электродами (электрод должен быть погружен в раствор не менее чем на 2 см), была изготовлена специальная ячейка (рис. 2.6). Она представляет собой куб из органического стекла 49x34x45 с двумя отверстиями диаметром 14 мм, соответствующему толщине электродов и глубиной 35 мм, на расстоянии 7 мм, соединенных между собой каналом диаметром 1 мм (приложение 1, рис. 3). Таким образом, растворы в отверстиях не были изолированы друг от друга. Погруженные в отверстия электроды, закрывались раствором на должную высоту, посредством вытеснения избыточного объема исследуемого раствора (приложение 1, рис. 6, 7). Анализатор «Экотест-01» позволяет фиксировать массовую концентрацию ионов в растворе (мг/кг) (приложение 1, рис 8). Измерительный преобразователь анализатора в режиме измерения концентрации ионов преобразовывает входной сигнал (э.д.с. электродной системы) в значение концентрации определяемого иона в исследуемой пробе в соответствии со статистической функцией преобразования: С = К-10 ч , где С - значение величины концентрации, мг/кг (г/кг); К коэффициент пропорциональности, устанавливаемый в соответствии с конкретной методикой подготовки пробы. К = (1,0 - 1,5) мг/кг или К = (0,01 - 100) г/кг; Ех - значение э.д.с. электродной системы, соответствующее значению рХ в пределах статистической характеристики преобразователя, мВ; Е0 - значение э.д.с. электродной системы в растворе с известной концентрацией определяемого иона. Е0 должно быть в интервале ±1600мВ; ST - крутизна характеристики электродной системы при данной температуре. В связи с этим калибровочный график строился в координатах рС (мг/кг) - М(моль/л) (М - молярная концентрация ионов калия в стандартных растворах). Метод основан на способности возбужденных ионов калия/натрия легко испускать характерное излучение, интенсивность которого пропорциональна содержанию ионов калия/натрия.

Метод позволяет определять от 1 до 100 мг/л ионов калия/натрия. Использовали пламенный фотометр «Flapho-4». Для работы требовались светофильтры на калий/натрий, сжатый воздух, пропан. Исследуемый раствор при помощи сжатого воздуха попадает в распылитель, откуда он в виде аэрозоля попадает в пропано-воздушное пламя горелки. Пламя окрашивается вследствие характерных излучений, испускаемых соответствующими элементами. С помощью интерференционных светофильтров выделяется из этого излучения тот компонент, который относится к спектральной линии интересующего элемента. Длины волн спектральных линий для Na+ - 589 нм, для К+ -769 нм. Выделенное излучение модулируется и поступает на приемник излучения в виде селенового фотоэлемента с запирающим слоем. Здесь оно преобразуется в фототок, который усиливается подключенным усилителем переменного тока и детектируется фазочувствительным детектором. Полученный таким образом сигнал постоянного тока показывается на индикаторном приборе. Благодаря установке между баллонами со сжатым газом и горелкой двухступенчатых редукторов давления обеспечивается постоянство температуры пламени, стабильность режима распыления и объема пламени, а также пропорциональность показания концентрации анализируемого элемента. С помощью эталонных кривых, составленных путем исследования растворов с известной концентрацией, устанавливается зависимость между показаниями на шкале прибора и концентрацией.

Все расчеты проводились с использованием статистического пакета Microsoft Excel. Расчет ионных потоков и среднего квадратичного отклонения для какого-то одного направления тока ионов (внутрь или наружу) при определенной концентрации раствора KCl/NaCl представлен в таблицах приложения 2 (в качестве примера вычислений прилагаются расчеты входящего и выходящего ионных потоков Na с концентрацией исходного раствора NaCl 2 мМ). Пересчет концентрации ионов K+/Na+ в исследуемых растворах, которые показывал анализатор в мг/кг в молярную концентрацию осуществлялся по уравнению калибровочного графика. Ионные потоки Na+ и К+ через кожу лягушки определялись по формуле: I=CMV/1000-St, где I — абсолютная величина ионного потока; V — объем камеры ячейки в см3; S — поверхность кожи, с которой соприкасались растворы 2,83 см ;

Сравнительная характеристика методов исследования ИП

Основной метод, который мы применяли в своих исследованиях и, на основании показаний которого проводили дальнейшие расчеты - это метод прямой потенциометрии. С целью установить точность определения концентраций исследуемых растворов параллельно потенциометрическому методу применялся метод пламенной фотометрии. Данные, полученные последним методом, представлены в таблицах 3.5 и 3.6. На основании полученных данных нами была проведена проверка значимости различий между величинами ионных потоков рассчитанных по результатам показаний анализатора «Экотест -01» потенциометрического метода и пламенного фотометра. Проверка проводилась по критерию Фишера. В результате оказалось, что в большинстве случаев различия между величинами незначимы, то есть точность методов равноценна. Там, где расхождения оказались значимыми (ионные потоки К+ из раствора КС1 с молярной концентрацией 5 мМ), были проанализированы графики, построенные по этим значениям. Установили, что кривые имеют экспоненциальную зависимость и одинаковую локализацию максимумов и минимумов ионных потоков. Кроме этого, данные, полученные с помощью пламенного фотометра, подвергли статистическому анализу по описанной выше схеме. Созданная ранее математическая модель работает и в этом случае.

Параметры регрессионных моделей характеризуют ионные потоки также как и с данными метода прямой потенциометрии. В экспериментах на коже лягушки R. temporaria наибольший интерес представляют данные о влиянии местных анестезирующих веществ на проницаемость функциональной мембраны для ионов Na+ и К+. Нами использовались анестетики прокаин и лидокаин с молярной концентрацией их в растворе 0,01 моль/л. Прокаин - прокаина гидрохлорид - сложный эфир диэтиламиноэтанола и парааминобензойной кислоты. Лидокаин - лидокаина гидрохлорид, химическое название: 2 - диэтиламино - 2, 6 - ацетоксилидида. По нашим данным величины ионных потоков Na+ и К+ значительно изменяются в присутствии анестетиков, причем сила действия анестетиков связана с концентрациями растворов NaCl/KCl. Как правило, с постоянной концентрацией анестетиков в растворах и с увеличением концентрации растворов наблюдается усиление выявленных действий лидокаина и прокаина. Данные, характеризующие влияние лидокаина и прокаина на ионные потоки Na+ через функциональную мембрану представлены в таблицах 3.7, 3.8. В качестве контрольных величин ионных потоков Na+ использовали Исследования влияния местных анестетиков на величину ионных потоков Na+ показали, что входящие потоки Na+ под действием анестетиков увеличиваются по сравнению с величинами ИП, определенными в стандартных условиях (рис. 3.16). С увеличением концентрации раствора NaCl увеличивается разница между величинами ионных потоков Na из растворов с анестетиками и без них. Наибольшие отличия наблюдаются в первые 45 - 60 минут эксперимента: контрольные значения меньше в 1,5-2 раза для растворов с концентрацией 2, 5 мМ; в 2 -3 с концентрацией 10-40 мМ. В последующее время эксперимента различие ИП примерно в 1,2 - 1,5 раза. Возможно, это связано с тем, что молекулы анестетиков, попадая в устья №+-каналов, которые располагаются на внешней поверхности мембраны, двигаются по каналу к селективному фильтру и связываются с расположенными здесь рецепторами Rj и R2. Образование комплекса анестетик - рецептор влияет на эффективность воротного механизма, оставляя ворота открытыми.

Это сильно замедляет процесс инактивации (закрытия) канала, и увеличивает поток ионов Na+ по сравнению с потоком из растворов без анестетиков. Соответственно, чем больше концентрация ионов Na+ в первоначальном растворе, тем больше величина потока. Выходящие ионные потоки Na+ под действием прокаина в первые 30 мин уменьшаются в 2 - 3 раза по сравнению с величинами потоков в стандартных условиях. С увеличением времени опыта происходит выравнивание ионных потоков, и на протяжении последних двух часов эксперимента значения ИП практически совпадают (рис. 3.17). Это может быть связано с тем, что молекула анестетика входит в открытый канал с внутренней стороны мембраны и образует связи с рецепторами находящимися на этой стороне канала R3 и R4, тем самым, угнетая активацию (открытие) канала. В дальнейшем комплекс рецептор - анестетик разрушается, и влияние анестетика исчезает: величины ионных потоков Na совпадают с контрольными значениями. Вероятно, анестетики вымываются из канала и переходят либо назад во внутренний раствор, либо растворяются в липидном матриксе мембраны. Для выходящих ионных потоков Na+ из раствора NaCl с концентрацией 40 мМ, содержащего анестетики, не характерно такое поведение. В этом случае контрольные значения ИП меньше исследуемых примерно в 2 раза. Причем, в течение первых двух часов эксперимента там, где ИП из раствора с лидокаином увеличиваются, происходит уменьшение ИП из раствора с прокаином, и наоборот. В последний час опыта для потоков Na+ из растворов

Похожие диссертации на Физико-химические закономерности ионной (Na + , K + ) проницаемости функциональной мембраны