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

• Автор: Казак, Елена Васильевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 137 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Основные теоретические подходы к описанию ионных потоков в

МЕМБРАННЫХ СИСТЕМАХ.

1.1.1. Непрерывный подход описания транспорта ионов через мембраны

1.1.2. Дискретное описание транспорта ионов через мембраны

1.2. Изучение проницаемости модельных мембран и влияния внешних

ФАКТОРОВ НА ИОННЫЕ ПОТОКИ.

1.2.1. Современные представления о строении трансмембранных каналов.

1.2.2. Влияние местных анестетиков на проницаемость мембран

1.2.3. Влияние магнитных полей на проницаемость мембран
1.3. Исследование переноса ионов через функциональную мембрану
1.3.1. Методы исследования ионной проницаемости мембран
1.3.2. Кожа лягушки модель функциональной мембраны.
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Методика выполнения эксперимента
2.1.1. Исследование ионных потоков Иа и К в стандартных условиях
2.1.2. Исследование влияния анестетиков на проницаемость мембраны
2.1.3. Исследование ионных потоков Иах и Кв магнитном поле
2.2. Метод прямой потенциометрии.
2.2.1. Ионоселективные электроды.
2.2.2. Ячейка для электродов.
2.2.3. Анализатор Экотест.
2.3. Пламенная фотометрия
2.4. Обработка данных
2.4.1. Расчет ионных потоков.
2.4.2. Статистический анализ экспериментальных данных.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Потоки Ыа и К через мембрану в стандартных условиях
3.1.1. Теоретический анализ ИП через полупроницаемую мембрану.
3.1.2. Анализ зависимости потоков Иа через мембрану от времени.
3.1.3. Влияние градиента концентрации на величину ионных потоков через мембрану
3.1.4. Анализ зависимости ионных потоков К7 через мембрану от времени и градиента концентрации
3.1.5. Сравнительный анализ ионных потоков 0 и К
3.2. Сравнительная характеристика методов исследования ИП
3.3. Влияние анестетиков на ионные потоки Ыа и К.
3.3.1 Влияние лидокаина и прокаина на проницаемость мембран для
ионов 0.
3.3.2. Влияние лидокаина и прокаина на проницаемость мембран для ионов К
3.4. Влияние магнитных полей на ионные потоки
3.4.1. Влияние магнитных полей на ионные потоки а.
3.4.2. Влияние МП на ионные потоки К7.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Существует несколько возможных механизмов прохождения ионов через мембрану 1 растворение иона в липидной фазе мембраны, диффузия и последующий переход из мембраны в раствор 2 движение по ионным каналам, являющимся структурными компонентами мембран 3 транспорт с участием переносчиков. Л ВЛсЛх, 11. В коэффициент диффузии, см с размерность потока мольсм с. Л ВЛссЬс В сс 1. И толщина мембраны. Р Ву1И 1. Р коэффициент проницаемости у коэффициент распределения,
который определяется как у гг. В свою очередь, со и С концентрации
в наружном и внутреннем омывающих растворах, пропорциональные концентрациям ионов на краях мембраны с и с. Диффузионный поток ионов определяется также количеством и площадью каналов. По некоторым данным разные типы мембран содержат от 1 до каналов на 1 мкм2 диаметр просвета открытого канала 0,5 нм. В наших исследованиях необходимо учесть, что площадь натриевых каналов незначительна в состоянии покоя, и диффузионный поток в клетку ионов очень мал, но он превышает пассивный поток этих ионов наружу по той причине, что поток ионов внутрь направлен по концентрационному градиенту, а наружу против него. Результирующий поток ионов сумма входящего и выходящего потоков по данным . Мсм2сек. Поток ионов калия, выходящий из клеток, составляет по данным А. Ходжкина величину 2 Мсм2сек. Другие авторы приводят величину на несколько порядков большую 1,52 Мсм2сек. Проницаемость является основным параметром, характеризующим пропускную способность мембраны для ионов. Коэффициент проницаемости эквивалентен проводимости , , , . Проводимость мембраны характеризует изменение тока , переносимого ионами в ответ на небольшое смещение разности потенциалов на мембране , ср. X . Вольтамперная характеристика мембраны служит важной информацией о механизме движения ионов через мембрану. Соотношение между током, пропускаемым через мембрану с помощью постороннего источника, и разностью электрических потенциалов на ней определяется зависимостью потоков ионов от трансмембранной разности электрических потенциалов и от концентраций ионов в цитоплазме и среде. Характерная особенность вольтамперной зависимости для клеточных мембран состоит в том, что она не линейна в силу одного того, что ионные составы сред, разделяемых такими мембранами, неодинаковы , . Описывая ионный транспорт через мембрану, авторы представляют мембрану либо в виде гомогенной фазы, либо моделируют ее последовательностью потенциальных барьеров. Рассмотрим оба подхода. Теории пассивного мембранного транспорта ионов были разработаны применительно к физикохимическим мембранам. Существует два основных подхода к описанию прямого прохождения заряженных частиц дискретный и непрерывный , . В дискретном подходе, основанном на эйринговской теории абсолютных скоростей реакций, предполагают, что частица преодолевает мембрану с помощью нескольких дискретных перескоков через активационные барьеры. Непрерывный подход основан на представлении об электродиффузии частиц в однородной мембране. Классическое описание транспорта ионов через биологические мембраны основано на представлении о диффузии не взаимодействующих между собой заряженных частиц в сплошной однородной среде. ЯТс1ссЬс исгРЖрск 1. Т абсолютная температура Я газовая постоянная Я число Фарадея. Данное уравнение описывает диффузию ионов в растворе или в гомогенной незаряженной мембране. Первый член в правой части уравнения описывает свободную диффузию диффузионная компонента общего потока, второй выражает миграцию ионов в электрическом поле миграционная компонента. Размерность потока мольсм2с. Рх Р2Сх 1. На основании уравнения электростатики 1. В большинстве случаев пользуются приближенными решениями электродиффузионного уравнения приближение Планка основано на предположении об электронейтральности объема фаз, разделенных мембраной, и для самой мембраны. Планковское описание ионного транспорта применяется в случае мембран, толщина которых много больше размеров диффузионных обкладок двойных слоев, находящихся в мембране у границ раздела.