BioXplorer

Клеточная мембрана представляет собой жидкую пленку, образованную жироподобными веществами — липидами. Она состоит из двух слоев липидных молекул, в которые встроены молекулы белка.

Нас, прежде всего, будут интересовать, конечно, электрические характеристики мембраны, которые были определены с помощью самых разных методов. Эта работа была начата еще в 1910 г. в лаборатории Нернста и в ней принимал участие тот самый Гебер, который открыл влияние солей калия на потенциал мышц. Измерения проводились на суспензии клеток. Основной метод измерения состоял в том, что через суспензию пропускали ток разной частоты и определяли ее удельное сопротивление. Была развита теория, которая позволяла отдельно определить сопротивления мембраны клетки и ее протоплазмы, так как их отношение зависело от частоты пропускаемого тока.

Развивая это направление, Г. Фрикке в 1925 г. показал, что мембрана ведет себя в опытах как параллельно соединенные сопротивление и емкость, т. е., как говорят, выяснил эквивалентную схему мембраны. Схема эта первоначально была установлена Для мембраны эритроцитов; Фрикке использовал при измерениях частоты до 4,5 МГц, так что успеху его работы способствовало развитие физических приборов — появление генераторов высокой частоты. В дальнейшем на самых разных клетках удалось измерить сопротивление мембраны, ее емкость, а также удельное сопротивление протоплазмы. Г. Фрикке и Г. Кертис работали с эритроцитами, лейкоцитами, одноклеточной водорослью — хлореллой, дрожжами; К. Кол работал с яйцеклетками иглокожих, мышечными и нервными клетками.

Оказалось, что удельная емкость мембраны у всех изученных клеток составляет примерно 1 мкФ/см2. Не слишком сильно отличается у разных клеток и удельное сопротивление протоплазмы, оно обычно близко к 100 Ом-см, т. е. примерно такое же, как у морской воды. Напротив, удельное сопротивление мембраны у разных клеток оказалось весьма разным! Так, например, у яйцеклеток морского ежа удельное сопротивление мембраны составляет всего 100 Ом-см2, а у водоросли нигеллы — 100 000 Ом-см2 *).

Почему же у разных клеток мембрана имеет одинаковую удельную емкость и столь разное удельное сопротивление? Дело в том, что емкость мембраны определяется ее липидным слоем, который можно рассматривать как диэлектрик, находящийся между двумя пластинами конденсатора.

А вот сопротивление мембраны определяется не липидами, а теми молекулами белка, которые встроены в жидкий липидный слой и плавают в нем, как айсберги, «прошивая» мембрану насквозь. Эти молекулы в разных клетках отличаются и по числу, и по свойствам — отсюда и разное удельное сопротивление. Если убрать из липидного бислоя белок, то удельное сопротивление такой «чистой» мембраны оказывается весьма высоким — порядка 108 Ом-см2.

С помощью изотопных и других методов было показано, что клеточная мембрана действительно является полупроницаемой: она хорошо пропускает положительные ионы калия, но не пропускает клеточные анионы. Но вернемся к мембранной теории.

Другие статьи:

Строение
В связи с паразитизмом у большинства ленточных червей редуцирована пищеварительная система, слабо развиты нервная система и органы чувств. С другой стороны, у них сильно развита половая система, метамерно повторяющаяся в члениках, что обе ...

Идея биохимической эволюции. Концепция А.И. Опарина
Одним из главных препятствий, стоявших вначале ХХ века на пути решения проблемы возникновения жизни, было господствовавшее тогда в науке и основанное на повседневном опыте убеждение в том, что органические вещества в природных условиях во ...

Метод люминолзависимой хемилюминесценции в цельной крови
Хемилюминесценцию измеряли на аппарате ХЛМ-003 в соответствии с инструкцией к прибору и методическими рекомендациями авторов разработки [10, 23, 59, 60]. Перед исследованием отбирали необходимое количество рабочего раствора люминола из р ...