Стр. 162

Рис. 6-15

Надписи на рисунке:

A

B

1 — Один открытый канал

2 — Шум (нет открытых каналов)

3 — Два открытых канала

4 — Три открытых канала

5 — Время (мс)

6 — Тетродотоксин, блокируя Na+-каналы, прекращает ток.

7 — Деполяризация

8 — Токи одиночного канала от внешних участков (пА)

9 — Средний ток (пА)

=============================

Суммарные токи одиночных каналов образуют макроскопические мембранные токи

Рис. 6-15 иллюстрирует результаты эксперимента локальной фиксации потенциала, который похож на макроскопический эксперимент, представленный на рис. 6-13 Б справа. Под изображением деполяризационного сдвига потенциала на рис. 6-15 A, представлены восемь токов, каждый из которых является ответом на один и тот же сдвиг деполяризации длительностью 45 мс. Наименьшие, почти прямоугольные колебания тока соответствуют открытию и закрытию одиночного Na⁺-канала. Когда два или три канала в микроучастке открыты одновременно, регистрируемый ток — суммарный ток различных одиночных каналов, или одиночных колебаний.

Процесс открывания-закрывания ионных каналов называют их «переходами» (или «хлюпанием» каналов (gating)). Эксперименты с локальной фиксацией потенциала продемонстрировали, что макроскопические ионные токи представляют собой сумму открытий-закрытий одиночных каналов, через которые идут одиночные токи. При усреднении ряда последовательных отведений элементарных Na⁺-токов одиночных каналов получается зависимый от времени интегальный ток (рис. 6-15 Б), имеющий ту же самую форму, что и макроскопический натриевый ток I_m, показанный на рис. 6-13 Б. Если проводить эксперимент таким же образом, но блокировать Na⁺-каналы тетродотоксином, усредненный ток становится равен нулю, указывая на то, что Na⁺-каналы — единственные каналы в микроучастке мембраны.

Регистрация тока одиночного канала в микроучастке при различных значениях «тока фиксации» потенциала показывает, что величина отдельных импульсов тока зависит от потенциала (рис. 6-16 A). При нанесении величин тока (i) одиночного канала против значений потенциала, при котором они были зарегистрированы, была построена вольт-амперная кривая (отношение I-V) (рис. 6-16 Б) для токов через одиночный канал, которая оказалась в точности такой же, как у макроскопических токов, обсуждавшихся ранее (см. рис. 6-7). Согласно I-V кривой для тока через одиночный канал реверсирует (то есть меняет свое направление) при определенном значении V_rev, - точно таком же, как и у макроскопического тока данного иона (E_x). Если канал проницаем только для одного типа ионов, присутствующих в растворе, V_rev равен равновесному потенциалу для этого иона (E_x). Однако если канал проницаем больше чем для одного иона, полное изменение потенциала одиночного канала зависит от относительной проницаемости для различных ионов, как описано уравнением потенциала Гольдмана–Ходжкина–Катца (см. уравнение 6-9).

Угол наклона вольт-амперной кривой (I-V) одиночного канала служит мерой проводимости одиночного канала (одиночная проводимость — g). Каждый тип ионного канала имеет характерное значение g при определённом наборе ионных условий. Проводимость одиночного канала наиболее известных белковых каналов находится в диапазоне 1–500 пикосименсов (пС), где 1 пикосименс равен 10^-12 Ом^–1.

Откуда мы знаем, что одиночный ток фактически соответствует активности только одиночного канала? Одно из доказательств состоит в том, что такие измерения проводимости близки к теоретическому значению, ожидаемому для распространения иона через цилиндрическую, заполненную водой пору, достаточно длинную, чтобы пересечь фосфолипидную мембрану, и имеющую диаметр, достаточный для прохождения иона. Одиночная проводимость типичных каналов соответствует норме движения иона в диапазоне 10⁶–10⁸ ионов в секунду через канал при движущей силе в 100 мВ. Эта норма ионного транспорта через одиночные каналы намного порядков больше, чем типичная норма ионного транспорта ионными насосами (около 500 ионов/с) или самыми быстрыми ионными котранспортёрами и теплообменниками (около 50 000 ионов/с). Высокий ионный ток, протекающий через каналы, отражает их принадлежность к уникальному классу транспортных белков, чью одиночную активность можно проанализировать, регистрируя токи методом фиксации потенциала.

Ы! Верстальщик! Вставить рис. 6-16. ИК

Рис. 6-16. Зависимость токов через одиночные Cl^–-каналы в микроучастках «outside-out» от потенциала. A. А-рецепторный канал g-аминомасляной кислоты (GABAA) — Cl^–-канал, активированный GABA. Идентичные растворы, содержащие 145 мМ Cl^–, присутствуют с обеих сторон микроучастка. Б. Значение тока через одиночный канал (ось Y) линейно изменяется с потенциалом (ось X). (Источник: Bormann J., Hamill O.P., Sakmann B. Mechanism of anion permeation through channels gated by glycine and y-aminobutyric acid in mouse cultured spinal neurones // J. Physiol. [Lond.] — 1987. — Vol. 385. — P. 243–286.)

=============================