Электрические свойства клетки
Электрические свойства клетки Искусственные мембраны представляют собой только липидный бислой и не содержат белков (рис. 1-36 А1). Показанную на данном рисунке мембрану можно представить в виде эквивалентной электрической схемы (рис. 1-36 А2), включающей емкостной компонент мембраны (С) и резистивный компонент (R). Это связано с тем, что, во-первых, липидный бислой впрямую можно уподобить электрическому элементу конденсатору, а во вторых, электрическому элементу резистору (сопротивлению). Простейший конденсатор представляет собой две обкладки, находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга. Когда его подсоединяют к источнику постоянного тока, то одна его обкладка заряжается положительно, а другая - отрицательно. Емкость такого конденсатора зависит от площади обкладок (чем меньше площадь, тем меньше емкость) и от расстояния между ними (чем меньше расстояние, тем больше емкость). Напряжение V на зажимах элемента емкости и ток I, проходящий через элемент, связаны между собой соотношением: Удельная емкость искусственных липидных мембран Мюллера и Мюллера-Рудина (С) равна около 0,4-1 μF/cm2. (Эта величина близка и для мембран клеток, поскольку и их емкость обусловлена исключительно липидным бислоем.) Вместе с тем искусственный липидный бислой обладает крайне высоким сопротивлением (R), величина которого лежит в диапазоне 106-109 Ωхcm2 (поскольку жир, по существу, служит изолятором), что на несколько порядков выше сопротивления биологической мембраны (Rm), величина которой около 103 Ωхcm2. Как было отмечено, столь высокое сопротивление липидного бислоя можно понизить добавлением белков (электрическое сопротивление которых значительно меньше электрического сопротивления липидов) или соединений, образующих ионные каналы. В электротехнике напряжение V, приложенное к элементу активного сопротивления R, и ток I, проходящий через него, связаны между собой линейным соотношением, которое представляет собой запись закона Ома: Рассмотрим теперь реальную мембрану клетки, представленную на рис. 1-36 Б1. Такая мембрана содержит липидный бислой, в который встроены различные белковые молекулы, выполняющие разнообразные функции, о чем речь пойдет в следующих разделах. Это и различные рецепторные белки, и белки ионных каналов, через которые ионыдвижутся пассивно, и, наконец, белки, ответственные за активный перенос ионов (например, показанная на рисунке Na+/K+-АТФаза). Такую мембрану можно представить в виде эквивалентной электрической схемы (рис. 1-36 Б2), включающей емкостной компонент мембраны (Сm) и резистивный компонент (Rm). Емкостной компонент (Сm) реальной мембраны клетки обусловлен исключительно ее липидным бислоем, а резистивный компонент (Rm) белками, встроенными в липидный бислой, и, прежде всего, белками, образующими ионные каналы. Но в эту эквивалентную электрическую схему введена еще и батарея (Em), формирующая разность потенциалов относительно мембраны. Ее роль выполняет специфический белок мембраны - Na+/K+-АТФаза, создающая разность потенциалов относительно мембраны клетки.
Slaidy.com
