Регистрация потенциала покоя

Как можно обнаружить мембранный потенциал покоя?

Двумя способами:

1. методом повреждения

2. методом внутриклеточного отведения (рис. ).

Рис. . Методы регистрации мембранного потенциала покоя: слева – метод повреждения, справа – метод внутриклеточного отведения.

Студенты на этот вопрос часто отвечают так: методами внутриклеточного и внеклеточного отведения. Типичная ошибка! Методом внеклеточного отведения можно зарегистрировать возбуждение участка мембраны, сравнив его потенциал с потенциалом мембраны в состоянии покоя, но не потенциал покоя. Но об этом позже.

Метод повреждения чаще используется при регистрации потенциала покоя на макропрепарате – мышце, нерве (рис. ).

Рис. . Схема регистрации мембранного потенциала покоя методом повреждения на макропрепарате.

Впервые таким способом регистрировали потенциал покоя в середине XIX века Дюбуа-Реймон (на срезе нерва) и Маттеучи (на срезе мышцы). Этот же метод лежит в основе второго опыта Гальвани, в этом случае мышечно-нервный препарат выполняет роль регистрирующего прибора.

Методом повреждения достаточно точно измерить потенциал покоя невозможно.

Чтобы измерить потенциал покоя и тем более проследить его изменения, вызываемые каким-либо воздействием на клетку, применяют технику внутриклеточных микроэлектродов (рис. ).

Рис. . Схема измерения потенциала покоя клетки с помощью внутриклеточного электрода.

К – объект исследования – клетка, М – микроэлектрод, И – индифферентный электрод, Р – регистрирующее устройство. Момент прокола на кривой «разность потенциалов – время» показан стрелкой.

Микроэлектрод представляет собой микропипетку, т.е. тонкий капилляр, вытянутый из стеклянной трубочки. Диаметр его кончика около 0,5 мкм. Микропипетку заполняют солевым раствором (обычно 3 М KС1), погружают в него металлический электрод (хлорированную серебряную проволочку) и соединяют с электроизмерительным прибором, снабженным усилителем постоянного тока.

Микроэлектрод устанавливают над исследуемым объектом, например скелетной мышцей, а затем при помощи микроманипулятора - прибора, снабженного микрометрическими винтами, вводят внутрь клетки. При удачном введении микроэлектрода мембрана плотно охватывает его кончик и клетка сохраняет способность функционировать в течение нескольких часов, не проявляя признаков повреждения.

Микроэлектрод является активным (референтным). Электрод сравнения (индифферентный) обычных размеров погружают в нормальный солевой раствор, в котором находится исследуемая ткань.

До прокола мембраны микроэлектродом разность потенциалов между активным и индифферентным электродом равна нулю (рис. и рис. А). Kак только микроэлектрод прокалывает поверхностную мембрану клетки, регистрируется разность потенциалов между поверхностью и содержимым клетки, равная потенциалу покоя клетки. На рис. показано, что продвижение микроэлектрода внутри протоплазмы (рис. B, C, D) или изменение положения электрода внутри клетки (рис. E) на показаниях вольтметра не сказываются. После прокола (рис. F) микроэлектродом мембраны на противоположной стенке клетки от входа в клетку электрода разность потенциалов вновь не регистрируется. Это свидетельствует о том, что разница потенциал действительно определяется между цитоплазмой и окружающим клетку наружным раствором.

...