Мембранні потенціали. Дифузійні потенціали клітин

Мембранні потенціали. Дифузійні потенціали клітин.

Мембранні електричні потенціали існують фактично у всіх клітин організму. Деякі клітини, наприклад нервові і м'язові, здатні генерувати швидко-змінюються електрохімічні імпульси, які використовуються для передачі сигналів вздовж мембран цих клітин.У клітинах інших типів, наприклад залізистих, макрофагах і реснитчатих, локальні зміни мембранних потенціалів також активують багато клітинні функції. У цьому розділі обговорюються мембранні потенціали, що генеруються нервовими і м'язовими клітинами в спокої і в активному стані.

Дифузійний потенціал, Обумовлений розходженням іонних концентрацій по обидва боки мембрани. Концентрація іонів калію всередині нервового волокна - висока, але зовні -дуже низька. Припустимо, що в цьому випадку мембрана проникна для іонів калію, але непроникна для інших іонів. Через велику градієнта концентрації існує потужна тенденція до дифузії з клітки через мембрану великого числа іонів калію. В процесі дифузії вони виносять назовні позитивні електричні заряди, в результаті мембрана зовні заряджається позитивно, а всередині - негативно, оскільки залишилися всередині негативні аніони не дифундують з клітки разом з іонами калію.

Протягом приблизно 1 мсек різниця потенціалів між внутрішньою і зовнішньою сторонами мембрани, яка називається дифузійним потенціалом, стає досить великий, щоб блокувати подальшу дифузію іонів калію назовні, не дивлячись на їх високий градієнт концентрації. У нервових волокнах ссавців необхідна для цього різниця потенціалів становить близько 94 мВ з негативним зарядом усередині волокна. Ці іони також мають позитивний заряд, але на цей раз мембрана високопроніцаема для іонів натрію і непроникна для інших іонів. Дифузія позитивно заряджених іонів натрію всередину волокна створює мембранний потенціал протилежної полярності в порівнянні з мембранним потенціалом на малюнку - з негативним зарядом зовні і позитивним всередині.

Як і в першому випадку, мембранний потенціал протягом частки мілісекунди стає достатнім для припинення дифузії іонів натрію всередину волокна. В цьому випадку для нервових волокон ссавців потенціал дорівнює приблизно 61 мВ з позитивним зарядом усередині волокна.

Таким чином, різниця концентрацій іонів через вибірково проникну мембрану при відповідних умовах може створювати мембранний потенціал. У наступних розділах цієї глави ми покажемо, що швидкі зміни мембранних потенціалів, які спостерігаються при передачі нервових і м'язових імпульсів, виникають в результаті швидкої зміни дифузійних потенціалів.

Зв'язок дифузійного потенціалу з різницею концентрацій. Потенціал Нернста. Рівень мембранного дифузійного потенціалу, який повністю припиняє загальну дифузію певного іона через мембрану, називають потенціалом Нернста для цього іона. Величина потенціалу Нернста визначається відношенням концентрацій специфічного іона по обидві сторони мембрани. Чим більше це відношення, тим більше прагнення іона дифундувати в одному напрямку і, отже, вище потенціал Нернста, необхідний для попередження загальної дифузії. За допомогою наведеного далі рівняння Нернста можна обчислити потенціал Нернста для будь-яких одновалентних іонів в умовах нормальної температури тіла (37 ° С):
ЕРС (мВ) = ± 61 log (Концентрація всередині /Концентрація зовні), Де ЕРС - електрорушійна сила (різниця потенціалів).

При використанні цієї формули потенціал позаклітинної рідини зовні мембрани зазвичай приймають рівним нулю, а потенціал Нернста представляє потенціал всередині мембрани. Крім того, знак потенціалу позитивний (+), якщо дифундує зсередини назовні іон є негативним, і негативний (-), якщо іон - позитивний. Отже, якщо концентрація позитивних іонів калію всередині в 10 разів більше, ніж зовні, десятковий логарифм 10 дорівнює 1 тому потенціал всередині, відповідно до рівняння Нернста, повинен бути рівний -61 мВ.

Хроматографія її застосування в біології та медици

Застосування

Жидкостная хроматографія найважливіший фізико-хімічний метод дослідження, у хімії, біології, біохімії, медицині, біотехнології. Її використовують із аналізу, поділу, очищення виділення амінокислот, пептидів, білків, ферментів, вірусів, нуклеотидів, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, гормонів тощо. буд.; вивчення процесів метаболізму живими організмах лікарських засобів; діагностики до медицини; аналізу продуктів хімічного і нафтохімічного синтезу, напівпродуктів, барвників, палив, мастил, нафт, стічні води; вивчення ізотерм сорбції з розчину, кінетики й селективності хім. процесів.

Газова хроматографія використовується в багатьох областях медицини: в гігієні та екології для визначення вмісту шкідливих домішок у повітрі, воді та харчових продуктах; в токсикології та судовій медицині для діагностики отруєнь технічними рідинами (Хлорпохідні вуглеводнів, алкоголем і його сурогатами) і пестицидами самої різної структури; у фармакології та фармації для контролю якості препаратів, дослідження метаболізму лікарських засобів. Будь-який з цих прикладів міг би стати предметом окремої розмови, але ми зупинимося лише на деяких аспектах використання газової хроматографії в клінічному аналізі.

Застосування газової хроматографії в біохімічних цілях порівняно довго не отримувало належної оцінки. Вважалося, що біологічні об'єкти недостатньо летких і малостійкі до різних фізико-хімічних впливів, застосовуваним в газохроматографічному аналізі. Успіхи в розробці методів розщеплення ліпідів, вуглеводів і білків до більш простих компонентів і перетворення їх на леткі сполуки відкрили широку дорогу для застосування методу в біохімічному аналізі.

Аналіз карбонових кислот не застаріває. У дослідженні ліпідів, особливо жирних кислот, газова хроматографія здійснила справжню революцію і до теперішнього часу не має альтернативи. Першим аналізом, виконаним за допомогою газової хроматографії, стало визначення Джеймсом і Мартіном карбонових кислот. В процесі метаболізму мікробні клітини виробляють нижчі карбонові кислоти, причому набір кислот є як би візитною карткою того або іншого мікроорганізму. Найавторитетніший довідник з таксономії, тобто за класифікацією мікроорганізмів, "Визначник Bergey" містить відомості про набір карбонових кислот, що виробляються в процесі зброджування різних субстратів різними мікроорганізмами.

Було б невірно вважати, що газова хроматографія використовується тільки в аналізі карбонових кислот. Розроблені та застосовуються методи газохроматографического аналізу спиртів, альдегідів, амінокислот, вуглеводів, нуклеотидів, стероїдів та інших з'єднань. Для частини перерахованих вище сполук газова хроматографія стала відправною точкою, що дозволила розробити більш практичні методики. Зокрема, методом газової хроматографії визначають збільшення вмісту ацетону, гептанон-2 та інших кетонів при цукровому діабеті. Діагностичним показником цирозу печінки служать ароматичні кислоти, накопичення фенилуксусной кислоти свідчить про деяких захворюваннях нервової системи. Для контролю стану опікових хворих визначають похідні вуглеводів - манітол і лактулозу. Газова хроматографія дає можливість кількісно оцінити весь клінічно значущий спектр стероїдів з однієї проби. Подібний аналіз незамінний в діагностиці деяких хвороб (при порушеннях функції залоз внутрішньої секреції - надниркових залоз, захворюваннях статевої сфери). Були розроблені методи визначення так званих катехоламінів - адреналіну, норадреналіну - і споріднених їм сполук, гормонів щитовидної залози, гормонів надниркових залоз.

Важливу роль у контексті розвитку відносин власності в сучасних умовах відіграє стан державної форми власності. Цей аспект розвитку відносин власності особливо важливий у таких країнах, як Україна, де процес становлення ринкових відносин ще далекий до завершення

Державна власність теоретично повинна забезпечувати найвищий (з погляду всього суспільства) рівень ефективності використання об'єктів цієї власності і максимально можливий рівень соціальної справедливості під час розподілу цих благ чи благ, створених за їх допомогою. Але в практиці будь-якого суспільства ще немає чітких механізмів реалізації цієї власності в інтересах усього суспільства. Особливо це помітно в нашій державі. Так, відповідно до Конституції України і закону "Про власність" надра, повітряний і водний басейни належать народу України. Але власник (народ) не тільки не має реальних важелів управління цим багатством, а йому навіть не надають інформації про рух цього багатства. Кому, на яких умовах і на скільки років віддали в оренду чи концесію багатий на нафту й газ шельф Чорного моря - це таємниця за сьома печатками. Можновладці, прикриваючись інтересами народу, на власний розсуд, а отже, і у власних інтересах, користуються власністю всього народу. Зрозуміло, що відразу це не виправиш, але шлях до цього лежить, перш за все, через відкритість і гласність в усіх діях можновладців стосовно власності всього народу. Коли це буде досягнуто, далі необхідно шукати механізми впливу безпосереднього власника (народу) на дії чиновників, які управляють об'єктами цієї власності.

Розвиток відносин власності в сучасних умовах тісно пов'язаний і з удосконаленням юридичної форми їх прояву. Особливо це актуально для країн з перехідною економікою, які переходять на ринкову форму організації суспільного виробництва.

Відносини власності, з огляду на їх юридичну форму, знаходять свій вираз у великому розмаїтті нормативних документів різного рівня. В Україні право власності, фіксує перш за все, Конституція нашої держави. Крім того, серед значної кількості різних правових норм, як правило, виділяють той законодавчий акт, який формує базові принципи функціонування відносин власності.

З удосконаленням правової форми відносин власності виключно важливу роль відіграє вибір оптимальної форми організації господарювання. Остання полягає в різноманітних важелях, стимулах, методах і способах організації функціонування господарюючих одиниць незалежно від конкретної форми власності.

В Україні ще необхідно докласти багато зусиль для того, щоб задекларовану на папері рівноправність усіх форм власності перетворити на буденну реальність. На сьогодні законодавче поле хоча й проголошує однакову систему прав, обов'язків і відповідальності всіх господарюючих суб'єктів, насправді такої рівності не дає. І тут недосконалість правового поля значно посилюється величезними масштабами корупції, продажністю й корумпованістю більшості політиків і державних чиновників.