цКЮБМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ яКСВЮИМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ
йюрецнпхх:
юБРНЛНАХКХюЯРПНМНЛХЪаХНКНЦХЪцЕНЦПЮТХЪдНЛ Х ЯЮДдПСЦХЕ ЪГШЙХдПСЦНЕхМТНПЛЮРХЙЮхЯРНПХЪйСКЭРСПЮкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮРЕЛЮРХЙЮлЕДХЖХМЮлЕРЮККСПЦХЪлЕУЮМХЙЮнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ РПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоЯХУНКНЦХЪпЕКХЦХЪпХРНПХЙЮяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХЪрСПХГЛтХГХЙЮтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮ
кОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПИСАНИЕ НАТРИЕВОЙ И КАЛИЕВОЙ ПРОВОДИМОСТЕЙ
|
|
На основе полученных экспериментальных данных Ходжкин и Хаксли разработали математическую модель, способную точно описать временной ход изменений натриевой и калиевой проводимостей, происходящих в ответ на деполяризующий скачок потенциала. Если рассматривать калиевую проводимость, то логическим следствием изменения потенциала должно быть возникновение движущей силы, способной переместить один или несколько зарядов внутри потенциалзависимого калиевого канала, который в результате должен открыться. При условии, что речь идет об одном-единственном процессе, кинетика изменений калиевой проводимости должна описываться уравнением первого порядка, т. е. возрастание проводимости в ответ на деполяризацию должно быть экспоненциальным.
Вопреки таким рассуждениям, процесс увеличения калиевой проводимости начинается с задержкой и протекает по S-образной кривой (см. рис. 6.7А). Благодаря наличию этой задержки, а также тому, что увеличение калиевой проводимости возникает только в ответ на деполяризацию, но не гиперполяризацию, этот ионный канал получил название задержанного выпрямления (delayed rectifier). Ходжкин и Хаксли нашли способ для точного математического описания процесса увеличения калиевой проводимости, сделав допущение о том, что для для открытия канала необходима активация четырех процессов первого порядка (например, перемещение
Глава 6. Ионные механизмы потенциала действия 111
четырех заряженных частиц внутри мембраны). Другими словами, S-образную кривую можно описать суммой четырех экспонент. Таким образом, калиевую проводимость можно представить как
где g K(max) — максимальная проводимость для данного скачка потенциала, а n — возрастающая экспоненциальная функция, принимающая значения от 0 до 1: n = 1 — е– t/tn.
Зависимость gK(max) от потенциала показана на рис. 6.7. Временная константа экспоненты, t n, также зависит от потенциала: чем больше деполяризация, тем быстрее возрастает проводимость. При температуре 10° С t n принимает значения в диапазоне от 4 мс для небольших деполяризаций до 1 мс для деполяризации до нуля мембранного потенциала.
Временной ход возрастания натриевой проводимости также имеет форму S-образной кривой, но описывается экспонентой, возведенной в третью степень. Напротив, спад натриевой проводимости в результате инактивации происходит по моноэкспоненциальной кривой. Для каждого конкретного скачка потенциала, общий временной ход изменений натриевой проводимости представляет собой результат наложения процессов активации и инактивации:
где g Na(max) — это максимальный уровень, которого натриевая проводимость достигла бы при отсутствии инактивации, a m = 1 — е— t/tn Процесс инактивации представлен не нарастающей, а спадающей экспонентой, представленной как h = е— t/th. Как и в случае калиевой проводимости, gNa(max) зависит от потенциала, также как и временные константы активации и инактивации. Временная константа активации натриевой проводимости t mгораздо короче калиевой, и при 10° С принимает значения от 0, 6 мс (при значениях потенциала близких к потенциалу покоя) до 0, 2 мс при нулевом мембранном потенциале. Временная константа инактивации t h близка по значению константе t n.