Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Одна из таких проверок была проведена Ченом и Уолсером [2] при исследовании активного транспорта натрия в мочевом пузыре жабы. Чтобы определить зависимость активных компонент натриевого потока от трансэпителиальной разности электрических потенциалов, были измерены однонаправленные потоки до и после добавления уабаина для подавления активного транспорта. Поскольку, как было показано, уабаин не влияет на пассивный поток натрия от серозной к слизистой поверхности в мочевом пузыре жабы, предполагалось, что подавляемая уабаином компонента и есть активный транспорт. Этим способом было найдено, что при Дг^ = 100 мВ подавляемый уабаином поток натрия S-»-M не обнаруживается, а при Дг^ = 150 мВ его среднее значение в электрических единицах равно 0,073± ±0,00i мкА/мг (л = 15). Таким образом, транспорт натрия по активным каналам является двояконаправленным. Хотя это обстоятельство неявно предполагается в самой концепции количественного определения отношения потоков по активному пути, насколько нам известно, ранее никаких экспериментальных обоснований двояконаправленности активного транспорта не существовало.
Если действительно применить уравнение (11.1) при наличии активного транспорта, то уравнение (11.13) остается справедливым, что дает
f -- /“а=о in fa = ТЕIn Г = ТЕIn /а (11.50)
->а <-а fa__ fa
JE = JE = ' (11.51)
in {Ja/7a)
где верхний индекс а означает активный транспорт. Поскольку мы рассматриваем здесь только поток натрия, соответствующий индекс опущен. В случае активного транспорта равенство
J°a
/“ = О ->
не определяется/“~=0, а, скорее, дается
ди=о’ “>''"¦’-'у'-''» Jац-zfe —
== Je, где E — электродвижущая сила транспорта натрия — представляет собой значение А-ф, необходимое для снижения скорости суммарного активного транспорта натрия Ja до нуля. Практически удобный способ проверки уравнения (11.1) можно предложить теперь, вводя фундаментальное соотношение, основанное на методе эквивалентных контуров [18]. В наших обозначениях имеем
/“ = FJa = F (/“ - / “) = и&а (Е - ЛЧ>)
Комбинируя уравнения (11.50) и (11.52), получаем
FJa
FJa
*Na
(Е — Дт|з)
exp (Ja/TaE) — 1 exp [x?a (E — Дт|з)/f7^ — l] — 1
FJa =¦
FJa
1 — exp (— Ja/JaE) 1 — exp [— »<fta (E — Mp)/FJ ?]
(11.52)
(11.53)
(11.54)
В табл. 11.3 представлены экспериментальные данные Чена и Уолсера [2], позволяющие сравнить стационарные активные потоки натрия при = 0, 100 и 150 мВ с величинами, полученными из приведенных выше соотношений. Как мы видим, теория очень хорошо согласуется с экспериментом. При среднем
Таблица 11.3. Теоретическая и наблюдаемая зависимости активных потоков иатрия в мочевом пузыре жабы от электрического потенциала [2]
мВ <- а, мкА/мг J а, мкА/мг
J
теор. набл. теор. набл.
0 2 • 10~6 0 1,50 1,56±0,19
100 3-10_3 0 0,55 0,54±0,06
150 0,076 0,073±0,001 0,15 0,14±0,03
-fa 'fa
i и / — компоненты актнвного потока натрия, направлгнныг соответственно от слизистой к серозной поверхности и обратно. В опнсызаемэй систаме активный транспорт
дает около 8Э^ наблюдаемого электрического тока. Теоретические значения и J а рассчитаны по уравнениям (П.53) и (11.54).
значении ?=154 мВ в их мембранах величины потока натрия от серозной к слизистой поверхности при Дф = 0 и 100 мВ оказались пренебрежимо малыми в соответствии с теоретическими предсказаниями.
Справедливость общего уравнения для отношения потоков при наличии активного транспорта была также проверена на примере плоских мембран мочевого пузыря жабы, укрепленных в камерах [19]. При использовании бикарбонатного раствора Рингера в активном транспорте участвует в основном натрий, а пассивный поток натрия не зависит от изотопного взаимодействия и не сопряжен с потоками других веществ. Поэтому измерения электропроводности ткани и потока натрия внутрь при наличии и в отсутствие активного транспорта дают удобный способ определения зависимости от потенциала потоков натрия внутрь и наружу по активному пути. В согласии с результатами Чена и Уолсера [2] было показано, что по мере приближения
Дф к Е становится заметным активный выброс Ja. Когда Дф
превосходит Е, !а становится больше / , так что суммарный поток За оказывается отрицательным. И в этом случае экспери-
ментальные значения /° хорошо согласуются с величинами, рассчитанными теоретически.
11.3.2. Зависимость отношения потоков от потенциала: активный транспорт
Чена и Уолсера интересовал также вопрос о том, в какой мере однонаправленные потоки и отношение потоков активного транспорта натрия зависят от «аномальных» значений параметра Q° («отношения коэффициента объемной диффузии к коэффициенту диффузии метки по данному пути»), т. е. при С=7^=1. Чтобы оценить эту величину, модифицировали уравнение для отношения потоков, использованное ранее при анализе пассивного транспорта [уравнение (11.24)], путем включения в него электродвижущей силы натриевого насоса, что дает
