Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
мущениях потенциала соотношение между Jr и Дгр было линейным в интервале, охватывающем по крайней мере ±70 мВ, а иногда и ±100 мВ. Чтобы подробнее рассмотреть связь между Jr и Дгр, придется определять Jr несколько раз, охватывая более длительные интервалы времени, при которых может наблюдаться заметное спонтанное затухание транспорта натрия и метаболизма. Поскольку такого рода нестабильность мешает выявлению соотношений между Jr и Дф, было важно найти более стабильный препарат. По этой причине мы использовали продолжительные экспозиции в присутствии 10_6 М альдосте-рона в среде Рингера с глюкозой. При этом стабильность возрастает с одновременным увеличением /0 по сравнению с необработанной кожей того же животного. Более того, Jro остается близким к его значению в свежих препаратах и также оказывается сравнительно стабильным.
При использовании более стабильных препаратов была продемонстрирована линейность в широких пределах изменений Дф. На рис. 8.4 приведены результаты одного из таких экспериментов. Как можно видеть из этого рисунка, линейность соблюдается в интервале ±160 мВ (во всех опытах такого рода мы избегали давать подряд несколько положительных или отрицательных периодов, например 0, —40, —80, —120, —160,
А(р, мВ
Рис. 8.4. Зависимость скорости поглощения кислорода от разности электрических потенциалов Дф в присутствии альдостерона [42].
—200, с последующей сменой на положительные значения, чтобы устранить возможные систематические эффекты полярности). Дальнейшие наблюдения подтвердили линейность соотношения между скоростью поглощения кислорода и Дф, если значение Дф варьировали симметрично и принимали необходимые меры предосторожности для обеспечения стабильности препаратов кожи лягушки [22, 34] и мочевого пузыря жабы [23]'.
При установлении связи между метаболизмом и силами, действующими на мембране, разумеется, важно, чтобы наблюдаемые результаты изменения Дт|) были специфичными, отражающими собственно изменения функции активного транспорта. Специфичность подтверждается тем, что Jr становится нечувствительным к Дф после подавления транспорта натрия уабаи-ном [33,41] или амилоридом [21,22]. Это показано на рис. 8.5.
Получен ряд данных, показывающих, что скорость поглощения кислорода после подавления активного транспорта натрия уабаином или амилоридом дает хорошую оценку скорости базального поглощения кислорода, не связанного с трансэпителиальным переносом натрия [25]. Поэтому данные, полученные после введения уабаина, свидетельствуют о том, что скорость
Jr, пмольДсм^с)
Дс]>,мВ
Рис. 8.5. Зависимость скорости поглощения кислорода Jr от разности электрических потенциалов Дф на коже лягушки, обработанной альдостероном. Влияние уабаина (10—3 М), добавленного за 30 мин перед изменением Дф
[34].
базального поглощения кислорода не зависит от разности электрических потенциалов на коже. Взятые вместе с результатами такого типа, как на рис. 8.4, эти данные подтверждают линейную взаимосвязь между скоростью супрабазального поглощения кислорода и Ат|з. Как и для случая линейного соотношения между скоростью активного транспорта натрия и они указывают на постоянство феноменологических коэффициентов и сродства при изменении Агр в пределах величины и длительности, использованных в данных экспериментах, откуда снова следует, что значения Хыа меняются ожидаемым способом.
8.1.6. Зависимость /\а и /г* ОТ .Уыа
Приведенные выше данные, подтверждающие линейную зависимость /йа и Jsrb от Аг|з, очень важны, поскольку они указывают на возможность обоснованного описания параметров активного транспорта с помощью уравнений (8.3) и (8.4). Хотя применение этих уравнений само по себе создает основу для систематического изучения транспортной системы в различных условиях, часто нас интересует ситуация в тканях, контактирующих с растворами различного состава, который может меняться со временем. В связи с этим надо разобраться, в какой мере воз-
Рис. 8.6. Зависимость скорости активного транспорта иатрия (тока короткого замыкания) от разности химических потенциалов натрия Дцма на коже жабы. Варьировали наружную концентрацию иатрия, сохраняя постоянной внутреннюю концентрацию. Разность электрических потенциалов была нулевой [13].
можно описание с помощью уравнений (8.1) и (8.2), выражающих зависимость транспорта и метаболизма от полной разности электрохимических потенциалов, в более общем случае. Эта разность включает и разность химических потенциалов натрия AjiNa, и разность электрических потенциалов Дф. Как отмечалось выше, поскольку феноменологические коэффициенты в принципе являются функциями состояния, нет оснований предполагать, что скорости транспорта и метаболизма будут давать одинаковый отклик на данное значение термодинамической силы независимо от относительного вклада Лцыа и ^Дф. Этот вопрос можно решить только экспериментальным путем. Он был изучен Виейра и сотрудниками, работавшими с препаратами кожи жабы. Из соображений удобства опыты проводили при нулевой разности электрических потенциалов. Было показано, что в широком интервале внешних концентраций (5—110 мэкв./л по сравнению с 110 мэкв./л во внутренней среде) скорость пассивного истечения примерно постоянна, а скорость активного транспорта натрия удовлетворительно согласуется с значениями, рассчитанными для тока короткого замыкания. Была изучена зависимость скорости активного транспорта натрия (ток короткого замыкания) от наружной концентрации натрия в условиях постоянства его внутренней концентрации. Как показывает рис. 8.6,
