Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
-ZD О 20
о
О
О --Z0
Рис. 8.2. Влияние изменений электрического потенциала на последующие значения тока короткого замыкания /о и скорость поглощения кислорода /го
кожей лягушки [42].
могут быть очень кратковременными. С другой стороны, чтобы параметры уравнений были примерно постоянными, длительность изменения Дгр не должна быть слишком велика. Дополнительные осложнения возникают из-за нестабильности эпителия в процессе измерений. В результате весь цикл измерений надо провести достаточно оперативно, чтобы избежать существенных изменений фона.
Ниже мы подробнее обсудим условия, выбранные для анализа на основе линейных соотношений.
8.1.4. Зависимость /т от Л\|)
Если растворы, контактирующие с обеими поверхностями, идентичны и если скорость активного транспорта натрия на самом деле линейно зависит от сил, стимулирующих перенос ионов, то можно ожидать, что в стационарном режиме будет выполняться линейное соотношение между током и напряжением. На практике, как и следует ожидать, вид взаимосвязи между / и Aij) существенно зависит от условий опыта. Так, если монотонно варьировать Дгр с интервалами менее секунды, то кривая I — Aip разбивается на линейные участки, соединенные «точками излома» [10,19]. Если Дг)з варьировать симметрично относительно 0 мВ с интервалами 5—10 с, то кривая /—V примерно линейна в области потенциалов —75—»—|- 100 мВ [35, 45]. Эти наблюдения указывают на линейность активного транспорта натрия, но не вполне убедительны, поскольку при кратковременных изменениях Дгр неясно, в какой мере 1 отражает короткоживущие потоки К и С1, а не поток Na на базальной латеральной поверхности. Если же потенциал меняют на более длительное время, то кривая /—Дф становится явно нелинейной. При 15-минутных интервалах наблюдается насыщение в области отрицательных Аф, что указывает на изменения клеточных параметров [45].
По-видимому, наиболее убедительные примеры линейности /ыа при варьировании Дг)з получены в исследованиях мочевого пузыря жабы и кожи лягушки, в которых Дф изменяли симметрично с 6-минутными интервалами в области 0->- + 80 мВ [23]. Поскольку в условиях опытов на мочевом пузыре жабы идет активный транспорт через эпителий только ионов натрия, зависимость /на от Аф можно определить в явном виде из стационарных соотношений тока и напряжения, что позволяет оценить вклад пассивных ионных потоков. Таким образом,
/ = /°+/'W/Sa-x'’Ai|>, /йа^Т(1^---Рд^ (8.5)
Поскольку воздействие 10~5 М амилоридом на слизистую поверхность мочевого пузыря жабы сводит активный транспорт
-'Mo- ' нмоль Na /(смг-с)
Л^>,мВ
Ас|>,мВ
натрия почти к нулю и при этом заметным образом не влияет на уР [20,21], этот агент можно использовать для оценки Jm• Полученное в пределах 4—6 мин после симметричного изменения At)j линейное соотношение между током и напряжением в присутствии и в отсутствие амилорида показывает, что /йа действительно линейно зависит от Дгр в данных условиях опыта (рис. 8.3). Это становится особенно очевидным при сопоставлении с исследованиями скорости поглощения кислорода, которые мы обсудим ниже [23].
Демонстрация линейности активного транспорта указывает на то, что феноменологические коэффициенты и сродство не изменялись под влиянием изменений Аг|) в использованных здесь интервалах величины и длительности. Это позволяет предположить, что варьирование Дф при постоянной Дсма обеспечивает ожидаемые значения Хна. Альтернативное предположение, состоящее в том, что феноменологические коэффициенты LNa, г или сродство — линейные функции Дф, представляется маловероятным.
8.1.5. Зависимость Jsrb от Ai[-
Представив экспериментальные данные, подтверждающие справедливость уравнения (8.3) при анализе активного транспорта в условиях, близких к физиологическим, мы обратимся теперь к аналогичным соотношениям для метаболизма, сопряженного с активным транспортом [уравнение (8.4)]. В исследуемых тканях активный транспорт натрия в значительной мере обусловлен окислительным обменом. Как показано на рис. 8.1, в этих опытах величину Jr определяли с применением кислородных электродов. Наклон графика временной зависимости концентрации кислорода, полученного за время в пределах 2 мин, дает меру скорости потребления кислорода. При оценке этим способом величин Jr исключительно важно, как и при исследовании транспорта, чтобы ткань находилась в квазистационарном состоянии в течение всего эксперимента, включая период до начала и после окончания изменений Дг|). Чтобы облегчить достижение стационарных состояний, измерения снова проводились в течение 4—6 мин после изменения Дг|). Возможные медленные изменения функциональных свойств тканей оценивались путем повторных измерений тока короткого замыкания /0 и сопряженного поглощения кислорода Jro-
Первые исследования были проведены на коже лягушки. Типичный результат состоял в том, что при симметричных воз-
Рис. 8.3. а — соотношение между и Дф; б — соотношение между Jsrb и Дф в мочевом пузыре жабы [24].
