Рубин А.Б. Современные методы биофизических исследований (Практикум по биофизике)

Подождите немного. Документ загружается.

где

Это уравнение описывает изменения ионного тока в условиях подав-

ления

-тока. Дальнейшее упрощение кинетики ионных токов до-

стигается при подавлении инактивации Na-тока проназой. В этом

случае

h не изменяется (Л = 1) и Na-ток изображается зависимо-

стью

или

в общем

случае

—

•'max

—

/ >

где k может принимать значения от 2 до 4.

В модели Ходжкина — Хаксли активация и инактивация Na

каналов развиваются независимо. Однако вполне возможно, что

при

деполяризации мембраны Ыа

-каналы сначала переходят из

закрытого состояния в открытое и только затем в инактивированное.

Активация и инактивация в этой модели связаны: канал может пе-

рейти в инактивированное состояние только предварительно от-

крывшись.

Аналитические зависимости для описания ионных токов,

полученные с

учетом

различных состояний канала, обычно слишком

громоздки и не универсальны.

6. Техника стабилизации мембранного потенциала

На

рис. 66 показаны схемы установок для фиксации мембранного

потенциала на клетках сферической формы и длинных цилиндри-

ческих клетках. Эти схемы отличаются лишь по способу пропуска-

ния

тока через клеточную мембрану. Мембранный потенциал, изме-

ряемый повторителем напряжения, поступает на один из

входов

уси-

лителя сравнения. На второй

вход

усилителя сравнения подается

командное напряжение Е.

Выход

усилителя сравнения подключен

токовому электроду. Система имеет цепь обратной связи,

благода-

ря

которой мембранный потенциал мгновенно устанавливается на

уровне командного напряжения.

В момент ступенчатого переключения управляющего напряже-

ния

от уровня потенциала покоя до значения Е на

входе

дифферен-

циального усилителя возникает разность потенциалов Е — V,

которая, многократно усилившись, прикладывается к токовому

электроду. При этом через токовый электрод и клетку потечет ток,

который смещает потенциал на мембране и сводит к минимуму от-

личие мембранного потенциала от командного напряжения. Проте-

кающий через мембрану ток регистрируют преобразователем ток —

напряжение.

171

В приведенных

схемах

внешний электрод сравнения

входит

как

измерительную, так и в токовую цепи. Целесообразно применять

два раздельных электрода, с тем чтобы исключить ошибку измере-

ния

мембранного потенциала, связанную с падением напряжения на

внешнем электроде сравнения. Во всяком случае, если использует-

ся

общий электрод, стремятся максимально понизить его собствен-

ное сопротивление, например за

счет

увеличения площади поверх-

ности хлорируемой серебряной пластины. Ошибку фиксации мем-

бранного потенциала, вызванную падением напряжения на элект-

роде сравнения, можно оценить, умножая сопротивление электро-

да на максимальную силу тока в цепи. Ошибка не должна превы-

шать 2—3 мВ.

При

работе с клетками

харовых

водорослей и некоторыми мно-

гоклеточными препаратами (полоски сердечной мышцы) мембран-

ный

потенциал стабилизируют на небольшом

участке

поверхности,

отделенном изолирующими перегородками от остальной части клет-

ки

или препарата. Длина изолированного участка должна быть

меньше постоянной длины клетки, с тем чтобы обеспечить равно-

мерное протекание тока и однородное смещение потенциала. Ши-

рина

зазора

между

изолирующими мостиками составляет, как пра-

вило,

2—5 мм.

Работу системы фиксации потенциала удобно рассмотреть на

простой электрической схеме, в которой мембрана представлена в

виде параллельной /?С-цепи (рис. 67). Сравнение мембранного по-

тенциала V с командным напряжением Е осуществляется дифферен-

циальным усилителем, и ошибка Е — V, усиленная в К раз, через

цепь

обратной связи подается на электрод и мембрану. При этом

через мембрану и токовый микроэлектрод

течет

ток /. Напряжение

£о

Рис.

66. Схемы установок для фиксации мембранного потенциала. А — с ис-

пользованием

двух

микроэлектродов; Б — с применением изолирующих мо-

стиков:

— измерительный микроэлектрод, 2 — повторитель напряжения, 3 — усилитель сравне-

ния,

4 — токовый электрод, 5 — электрод сравнения, 6 — преобразователь тока в напря-

жение;

Е — командное напряжение, V — измеряемый мембранный потенциал., / — из-

меряемый трансмембранный ток

172

сЛ

Рис.

67.

Принципиальная

схема

фиксации мембранного потенциала.

А, Б — без

учета

и с

учетом

последовательного сопротивления

£ —командное напряжение, V —мембранный потенциал, / — трансмембранный ток,

#ал

— сопротивление токового электрода, К — коэффициент усиления усилителя сравне-

ния,

/?м и См — сопротивление и емкость мембраны, V — суммарное напряжение на

мембране и последовательном сопротивлении

на

выходе

усилителя равно

сумме

падения напряжения на токовом

электроде и мембранного потенциала:

Отсюда V=--E(K/K+\)—R

J/<K + l).

Следовательно, эквивалентную

схему

цепи можно представить

виде замкнутого контура с источником ЭДС

экв

= ЕК!

)

у ур

эк

! (К + 1), резистором

3KB

= i?

/(/C +1) и #С-эквивалентом

мембраны, на котором поддерживается напряжение V.

Если К > 1, то

экв

= Е и потенциал на мембране является

результатом деления командного напряжения

между

3KB

и им-

педансом мембраны Z. Импеданс параллельного соединения R и

С равен

„ _

1+Ш

1+о>

модуль

импеданса

На

высоких

частотах

яг 1/ (шС), т. е. импеданс определяется

сопротивлением емкости. Стабилизация напряжения на мембране

возможна при условии, что

эьв

< Z

, причем чем сильнее не-

равенство, тем меньше отклонение мембранного потенциала от Е.

Точность стабилизации мембанного потенциала. Точность стабилизации

потенциала

на

заданной частоте можно оценить количественно.

Так как

сила

тока

цепи

/ = W2

, то

Отсюда

6 = (£

где

б —

относительная погрешность стабилизации. Уравнение отражает

за-

висимость качества фиксации потенциала

от

коэффициента усиления

сопротивления токового микроэлекторода

эл

электрических параметров

объекта. Требования

быстродействию усилителя

и его

коэффициенту усиле-

173

ния

определяются скоростью развития ионных токов. Если ионный ток раз-

вивается за доли миллисекунды, необходимо обеспечить

выход

потенциала

на

стабильный уровень Е за время около 10 мкс. Следовательно, электронная

система должна обеспечить высокую точность стабилизации потенциала в об-

ласти частот до / = (1/2) лт « 20 кГц.

харовых

водорослях ионный ток развивается медленно, от долей секун-

ды до нескольких секунд. Поэтому

могут

быть использованы усилители с

меньшим быстродействием и коэффициентом усиления ^10

. Для изолиро-

ванного сегмента харовой водоросли с сопротивлением R

= 200 кОм и ем-

костью 0,1 мкФ (площадь мембраны ~

0,1см

)

ошибка стабилизации напря-

жения

на частоте 1 кГц при К.~- Ю

и сопротивлении токового микроэлект-

рода Л

эл

= 10

Ом составит~ 6%.

Влияние выходного напряжения усилителя. Выходное напряжение уси-

лителя сравнения равно сумме мембранного потенциала и падения напряже-

ния

на токоподводящем электроде:

На

высоких

частотах

импеданс мембраны определяется сопротивлением ем-

кости Z

« (2я/С

)

-1

. Поэтому условие стабилизации потенциала на высо-

ких

частотах

имеет вид

ростом частоты это условие обязательно нарушается, однако предельная

частота, для которой оно еще соблюдается, зависит от

1У

ВЫХ

Из уравнения

видно,

что для повышения быстродействия системы необходимо иметь высокое

Uвых

или же

относительно низкое R

. Это вызвано тем, что с ростом частоты

уменьшается импеданс мембраны и все большая часть

вых

падает на сопро-

тивлении токового микроэлектрода.

Используя приведенное уравнение, можно оценить верхний предел ча-

стот, на котором система успевает отслеживать изменения командного на-

пряжения.

Пусть необходимый диапазон фиксируемых напряжений состав-

ляет ±0,2 В; напряжение

вых

промышленных потенциостатов достигает

200 В. Тогда для изолированного участка харовой водоросли площадью

0,1 см

(С

~ 0,1 мкФ) при сопротивлении/?

эл

= 10' Ом максимальное значе-

ние

частоты стабилизации мембранного потенциала составляет « 170 Гц.

Расчеты показывают, что при напряжении

выхода

100 В и сопротивлении

микроэлектрода 10' Ом стабилизация напряжения в области ± 100 мВ в по-

лосе 20 кГц возможна лишь на клетках с С

, равной 100 пФ. Для клеток с

емкостью 0,1 мкФ полоса частот, в которой достигается стабилизация потен-

циала, сужается до 200 Гц.

Скорость установления потенциала. В момент ступенчатого смещения

командного напряжения ток в выходной цепи

течет

через микроэлектрод и

мембранную емкость. Так как сопротивление емкости в этот момент намного

меньше сопротивления микроэлектрода, подавляющая часть (/

вых

падает

на

микроэлектроде:

где / =

dV/d/

— емкостный ток. Отсюда

V-E =

-[R

/K)

Решение

уравнения имеет вид

— Е)е~*'

где t — время; V

— потенциал, поддерживаемый до приложения команд-

ного импульса; Е — командное напряжение; т =

— постоян-

ная

времени перехода мембранного потенциала к заданному уровню.

174

Таким

образом, скорость зарядки мембраны до командного напряжения

£ зависит от сопротивления токового микроэлектрода, емкости объекта и

усиления К- Чем больше коэффициент усиления, тем быстрее завершается

переходный процесс, тем большее временное разрешение токов может быть

достигнуто. В период до

выхода

мембранного потенциала на стационарный

уровень ионные токи развиваются в условиях неконтролируемого потен-

циала. Существенное значение имеют и размеры клетки, поскольку емкость

прямо

пропорциональна площади ее поверхности.

Влияние сопротивления изоляции. При фиксации напряжения с помо-

щью изолирующих мостиков — сахарозных, воздушных или вазелиновых —

качество стабилизации потенциала зависит от сопротивления изоляции.

При

плохой изоляции возрастает ток утечки, протекающий

между

токовым

электродом и электродом сравнения в

обход

клетки.

Для получения однородного потенциала на изолированном участке обыч-

но

стремятся уменьшить зазор

между

изолирующими перегородками, с тем

чтобы длина изолированного сегмента клетки была меньше характеристиче-

ской

длины Я. Однако при уменьшении рабочего расстояния

между

изолиру-

ющими перегородками начинает сказываться диффузия сахарозы и солевых

растворов. В

результате

нарушается однородность ионных концентраций по

длине волокна и соответственно становятся неодинаковыми по длине препа-

рата равновесные потенциалы для К

, Na+ и

других

ионов. Кроме того,

диффузия электролита в изолирующие растворы сахарозы приводит к пони-

жению сопротивления изоляции и возрастанию тока утечки.

Влияние последовательного сопротивления R

. Основная ошибка метода

фиксации

напряжения обусловлена трудностью точного измерения потенциа-

ла мембраны в условиях протекания через нее тока. Это связано с тем, что

протекающий ток создает падение напряжения не только на мембране, но и на

окружающих слоях экстраклеточной и внутриклеточной среды, а также на лю-

бом

другом

сопротивлении, присутствующем в измерительной цепи на

участ-

ке

между

отводящим микроэлектродом и электродом сравнения. В аксоне

кальмара в качестве такого сопротивления, включенного последовательно

с мембраной, выступает слой шванновских клеток (сопротивление~5 Ом см

При

протекании через мембрану аксона Na

-TOKa плотностью ~4 мА/см

падение напряжения на слое шванновских клеток достигает 20 мВ, что состав-

ляет недопустимо большую величину. Именно на столько

будет

отличаться

потенциал на аксолемме от командного напряжения.

В клетках

харовых

водорослей последовательно с плазмалеммой распо-

ложена внутренняя мембрана — тонопласт, отделяющая цитоплазму от цент-

ральной вакуоли. Сопротивление тонопласта в покое примерно на порядок

меньше, чем у плазмалеммы, однако при возбуждении это соотношение, ви-

димо, нарушается. Чтобы исключить ошибку фиксации потенциала, связан-

ную с падением напряжения на тонопласте, измерительный микроэлектрод

вводят в тонкий слой цитоплазмы. Другой

подход

состоит в разрушении

тонопласта путем внутриклеточной перфузии растворами с Са

+-связываю-

щим

агентом —

ЭГТА.

Сопротивление, расположенное последовательно с мембраной в цепи ре-

гистрации мембранного потенциала, неизбежно

присутствует

при любых

модификациях

метода фиксации напряжения. Погрешность фиксации потен-

циала, обусловленная R,,, равна произведению силы тока на R

. Плотность

ионного

тока в аксонах кальмара достигает 7 мА/см

; в

других

возбудимых

клетках она значительно меньше, и в клетках

харовых

водорослей состав-

ляет ~ 100 мкА/см

Неучитываемое R

не должно оказывать существенного влияния на по-

тенциал реверсии ионного тока при условии, что ток утечки пренебрежимо

мал, поскольку при нулевом токе падение напряжения на R

равно нулю.

Вместе с тем ошибки, вызванные наличием R

, недопустимы при изучении ки-

нетики

ионных токов и построении на этой основе моделей функционирования

ионного

канала.

175

Влияние

проявляется также

искажении участка отрицательного

на-

клона

на

вольт-амперной характеристике Ыа+-тока

мембране нервных

мышечных волокон.

Как

видно

из рис. 67, Б,

фиксируемый потенциал

•отличается

от

напряжения

на

мембране.

Ток в

цепи равен

/' = V (R

). В

момент максимального развития Ыа

-тока проводимость мембраны

определяется проводимостью

для

Na+,

т. е. /?

Gj^|,

суммарная прово-

димость мембраны

последовательного сопротивления равна

Полученное выражение отражает наклон измеряемой вольт-амперной харак-

теристики

(G'

dl'/dV)

и его

отличие

от

наклона неискаженной вольт-ам-

перной

кривой Ыа+-тока

dl/dV).

Из

уравнения видно,

что при

С =

увеличением

наклон измеряемой нисходящей

вет-

ви

вольт-амперной кривой становится круче,

так как

проводимость

для

пада-

ющего участка отрицательна

< 0). При

^?nG

= — 1

падающий

участок экспериментально

не

выявляется. Отсутствие участка отрицательного

наклона

на

вольт-амперной характеристике Ыа+-тока может свидетельство-

вать

несовершенстве методики стабилизации потенциала

связи

высо-

ким

значением

Отклонение мембранного потенциала

от

командного напряжения

осо-

бенно

сильно проявляется

начальные моменты после ступенчатого сдвига

командного напряжения,

так как в

период зарядки емкости мембраны боль-

шая

часть фиксируемого напряжения падает

на R

. С

увеличением

пере-

ходный процесс зарядки емкости затягивается,

что

проявляется

замедлен-

ном

спаде емкостного тока после переключения командного напряжения.

Для оценки величины

используют несколько приемов. Один

из них

основан

на

измерении постоянной времени спада емкостного тока

(т =

)

после включения командного напряжения. Точному определению

может

мешать воротный

ток,

который

присутствует

суммарном токе зарядки

ем-

кости

при

деполяризации мембраны. Другой метод оценки

/?„

заключается

измерении максимального значения емкостного тока.

первый момент

пос-

ле сдвига фиксируемого потенциала

на

величину

ЛУ

ток

через мембрану

ли-

митируется сопротивлением

Поэтому

AV7/,p

Последовательное

сопротивление можно оценить также

по

скачку напряжения

при

включении

постоянного тока.

Для

ослабления мешающего влияния

разработаны

различные схемы компенсации последовательного сопротивления.

рабо-

тах

А.

Ходжкина

и А.

Хаксли уровень компенсации

составлял

6(Г%.

В настоящее время предложены активные мостовые схемы, позволяющие

компенсировать

полностью

без

ущерба

для

стабильной работы системы

фиксации

потенциала.

7. Применение метода фиксации напряжения

Идентификация переносимого иона. Для

успешного исследования

ионной

проницаемости мембран методом фиксации потенциала необ-

ходимо прежде всего выделить

из

суммарной кинетической кривой

ионного

тока отдельные компоненты, обусловленные функциони-

рованием разных ионных каналов.

качестве инструмента

для се-

лективного подавления отдельных компонентов ионного тока исполь-

зуют

блокаторы,

также замещение проникающих ионов

на

непро-

никающие.

ряде

случаев

для

разделения активности

Са

каналов

удается

использовать различия потенциалзависимости

их

активации.

Так,

предварительная деполяризация

трабекул

пред-

176

сердия лягушки

на

35—40

мВ от

уровня потенциала покоя перево-

дит Na+- каналы сначала

активированное,

затем

полностью

инактивированное состояние,

но

оказывается недостаточной

для ак-

тивации Са

-каналов; последующая дополнительная ступень

де-

поляризации

активирует входящий

ток,

который проходит только

через Са

+-каналы.

Природу иона, ответственного

за

возникновение

тех или

иных

компонентов ионного тока, определяют обычно

по

потенциалу ревер-

сии.

Например, быстрый входящий

ток в

аксоне кальмара изменяет

направление

при

напряжении, совпадающем

равновесным нерн-

стовским потенциалом

для Na+.

Изменение концентрации

среде

приводит

сдвигу

потенциала реверсии быстрого входящего

тока

примерном соответствии

уравнением Нернста. Аналогичным

образом были идентифицированы С1~-каналы

плазмалемме

кле-

ток

харовых

водорослей. Медленный компонент входящего тока

этих водорослях изменял знак

при

потенциале, близком

равно-

весному потенциалу ионов С1. Десятикратное изменение активности

С1~

среде

смещало потенциал реверсии

на 54 мВ в

близком соот-

ветствии

уравнением Нернста,

изменение концентрации катио-

нов

не

оказывало заметного влияния

на

потенциал реверсии данного

компонента тока.

Определение селективности.

Установив природу ионных каналов

исследуемом объекте, определяют

их

селективность.

Для

этого

сравнивают потенциалы реверсии исследуемого компонента

ион-

ного тока

условиях, когда проникающие ионы последовательно

заменяют

во

внешней

или

внутренней

среде

на

эквивалентное

ко-

личество

других

ионов того

же

знака

валентности.

При

этом

ис-

пользуют уравнение

для

потенциала нулевого тока (уравнение

Гольдмана

—

Ходжкина

—

Катца)

— ток

через каналы, прони-

цаемые

для

ионов одного знака

валентности, равен нулю

при вы-

полнении

соотношения

где

—

потенциал нулевого тока (потенциал реверсии);

Р, —

проницаемость

для

ионов

/; [c

]j и

[с,]

—

концентрация этих

ионов

наружной

внутренней

среде

соответственно.

При

изменении состава среды концентрация ионов внутри клет-

ки

сохраняется некоторое время

на

прежнем уровне. Поэтому

из-

менение

[с

] до

нового значения

\с

приводит

смещению потен-

циала реверсии

на

величину

jlo],

177

Для оценки селективности каналов удобно подобрать

среду

так, что-

бы она содержала только один вид проникающих ионов. Тогда при

замещении в

среде

ионов А на ионы В в той же концентрации сдвиг

потенциала реверсии составит

= lRT/(zF)\\n(P

Таким

способом определяют относительную проницаемость ионных

каналов для одновалентных катионов.

Соотношение для сдвига потенциала реверсии можно вывести и

на

основе модели ионного канала с трехбарьерным профилем потен-

циальной энергии. При описании транспорта ионов в рамках тео-

рии

скоростей реакций проницаемость определяют произведением

константы скорости преодоления основного энергетического барье-

ра v^ на константу равновесия,

характеризующую

взаимодействие

иона

с участками связывания в ионном канале y

Метод определения селективности по

сдвигу

потенциала

реверсии неприменим для Са

-каналов и

других

систем, для кото-

рых не

удается

измерить потенциал реверсии ионного тока. В этих

случаях

селективность оценивают по максимальным значениям тока

растворах с эквимолярным замещением проникающего иона.

В момент максимальной активации проводимости трансмембранный

ток

создается движением ионов по градиенту электрохимического

потенциала, а встречный поток пренебрежимо мал. Поэтому макси-

мальный входящий ток в приближении постоянного поля равен

где V — фиксируемый потенциал, р = zF !{RT). Отношение мак-

симальных значений тока, измеренных до и после эквимолярного

замещения проникающего иона (Л)

другим

видом ионов (В), равно

отношению проницаемостей:

(IV.7.2)

Линейная

зависимость максимального тока от концентрации про-

никающего иона, предсказываемая уравнением

(IV.7.1).

соблюда-

ется лишь при низких концентрациях. Это связано с тем, что урав-

нения

постоянного поля применимы к транспорту в ионных кана-

лах только при соблюдении принципа независимости ионных пото-

ков,

т. е. в условиях, когда вероятность заполнения ион-связываю-

щего участка в канале мала.

На

рис. 68 схематично показана зависимость проводимости ион-

ного канала от концентрации дпя

двух

различных видов ионов.

Видно, что при низких концентрациях отношение проводимостей

канала для

двух

видов ионов равно отношению их проницаемостей,

однако это равенство нарушается при

переходе

к концентрацион-

ному насыщению проводимости. Таким образом, при определении

178

селективности

по

амплитудам ионных

токов необходимо учитывать осложне-

ния,

связанные

нелинейными зави-

симостями проводимости каналов

от

концентрации проникающих ионов.

На

основе теории однорядного

транспорта ионов

для

случая низких

концентраций можно получить выра-

жение, аналогичное

(IV. 7.2):

Рис.

68.

Зависимости

про-

водимости

(G)

ионных

ка-

налов

от

концентрации

двух

проникающих ионов

(А и

В)

Пунктиром показан наклон ли-

нейного участка кривой; стрел-

ками отмечены точки на кри-

вых, используемые для расчета

константы связывания прони-

кающего иона со связывающей

группировкой

канала (v=

где

у —

константа связывания иона

в канале,

v —

константа скорости

преодоления основного энергетическо-

го барьера.

Между проницаемостью

Р = ух и

связыванием иона

канале

у нет од-

нозначного соответствия.

примере,

приведенном

на рис. 68,

хорошо

про-

никающие ионы

сильнее связываются

канале,

чем

плохо

проникающие ионы

В.

Равновесная константа связывания

у чис-

ленно равна обратной концентрации проникающего иона,

при

которой проводимость (максимальный

ток)

составляет половину

пре-

дельного значения:

у — 1/с*.

Совсем иная связь

между

проницае-

мостью

константой связывания установлена

для

Са

-кана-

лов нервных клеток. Через Са

-каналы

лучше

всего проходят

ио-

ны,

слабо связываемые

канале. Двухвалентные катионы

с.

высо-

ким

связыванием плохо проникают

действуют

как

блокаторы.

Данные

ионной селективности наряду

концентрационными

за-

висимостями проводимости

несут

информацию

профиле потенци-

альной энергии различных ионов

исследуемых

каналах.

Мгновенная вольт-амперная характеристика. Обычная форма

за-

писи

для

натриевого

других

токов

;

- — g, (V — £,)

отражает пред-

ставление

о том, что

изменения тока

;

- в

условиях фиксации напря-

жения обусловлены изменением

во

времени проводимости

gj. Как

следует

из

приведенного уравнения,

ток

должен линейно зависеть

от мембранного потенциала

V при

условии,

что за

очень короткое

время измерений проводимость

не

успевает

измениться заметным

образом. Иными словами, вольт-амперная характеристика, изме-

ренная

любой момент времени

период развития ионного тока,

должна быть

линейной.

Метод построения мгновенных вольт-амперных характеристик

состоит

в том, что на

мембрану подают

два

импульса: первый

—

кондиционирующий

второй

—

тестирующий. Первая деполяри-

зующая ступень потенциала вызывает развитие ионного тока.

На

пике

или в

нисходящей фазе ионного тока мембранный потен-

циал скачком переключают

на

новый уровень

(рис. 69). При

этом

179

обычно наблюдают мгновенные смещения тока, пропорциональные

сдвигу

мембранного потенциала. Линейность построенных таким

способом мгновенных характеристик, с одной стороны, подтвержда-

ет гипотезу Ходжкина — Хаксли, с

другой

— указывает на

отсут-

ствие аппаратурных артефактов (нелинейный режим работы изме-

рительных устройств, несоответствие входного сигнала динамиче-

скому диапазону усилителя и др.).

Угол

наклона мгновенной вольт-амперной характеристики опре-

деляется числом открытых каналов в момент измерения. Если кон-

диционирующий импульс приводит к открыванию

всех

имеющихся

мембране Ыа

-каналов, а инактивация к моменту измерения не

успевает

развиться, то

угол

наклона мгновенной вольт-амперной

характеристики совпадает с наклоном восходящей ветви пикового

Ма

-тока (рис. 70).

При

больших отрицательных потенциалах мгновенная вольт-

амперная характеристика Ыа

-каналов в аксоне кальмара и дру-

гих объектах отклоняется от линейной зависимости. Отклонение

объясняют потенциалзависимой блокировкой Ыа+-каналов Са

Зависимость числа открытых каналов от потенциала. Посколь-

ку линейный участок мгновенной вольт-амперной кривой простира-

ется достаточно далеко (рис. 70), можно с достаточной точностью

считать, что проводимость открытых каналов не зависит от потен-

циала. Тогда пиковое значение Ыа+-проводимости (gUu) пропорцио-

нально числу открытых каналов. Зависимость gN

от мембранного

потенциала находят из вольт-амперной характеристики пиково-

го Ыа

-тока по формуле

gj!ja

= /й

/(У — E

). Эта зависимость

имеет

S-образную

форму с насыщением в потенциалах, соответствую-

-50

,мА/см

-0,5

50/

Рис.

69. Построение мгновенных вольт-амперных характеристик Ыа+-каналов.

— режим изменения напряжения на мембране; Б — изменения Ыа+-тока;

В — мгновенная вольт-амперная характеристика

180