• Главная
  • Карта сайта

Биология и природа вокруг нас ...

Главное меню

  • На главную
  • Гидросфера и атмосфера Земли
  • Функциональная асимметрия мозга
  • Строение клеток растений
  • Анатомия человека
  • Человек как биологический вид
  • Процесс антропогенеза
  • Естествознание в системе наук

Модель Е. Якобсона

Страница 1

Несмотря на то, что работы Д. Тостесона и его группы появились в начале 60-х годов прошлого века, только в 1980 году Е. Якобссон опубликовал математическую модель [3], рассматривающую гомеостаз и в эритроцитах и его связь с объемом в относительно современном виде. Основными переменными в модели были внутриклеточные концентрации катионов и , основных анионов - хлора и , объем клетки и трансмембранная разность потенциалов. Изменения концентраций ионов определяются изменениями объема и балансом пассивных потоков через мембрану и активных потоков, создаваемых ионными насосами.

Как показано в работе Е. Якобссона, пассивные потоки ионов в эритроцитах хорошо описываются уравнением Гольдмана [4]

Для и имеем:

Потоки определяют изменения содержания ионов в клетке.

и - пассивная проницаемость мембраны для и , соответственно;

и - пассивные потоки и через мембрану эритроцита;

- константа Фарадея;

- универсальная газовая постоянная;

- абсолютная температура;

- трансмембранная разность потенциалов;

Индексы и обозначают внутри- и внеклеточные концентрации соответственно.

Распределение анионов определяется только пассивными потоками этих ионов через мембрану. Известно, что мембрана эритроцитов высоко проницаема для анионов - по данным [1], проницаемость мембраны для анионов составляет примерно или , в то время как проницаемости для одновалентных катионов и на два порядка ниже:

,

или

, .

Высокая проницаемость мембраны для анионов позволяет считать, что концентрации анионов квазиравновесны:

,

где - сумма концентраций проникающих анионов. Из этого уравнения следует, что анионы между внутри- и внеклеточным пространством распределены в соответствии с трансмембранным потенциалом.

Модель Е. Якобссона также учитывает уравнения, описывающие электронейтральность внутри- и внеклеточного содержимого, а также осмотический баланс между клеткой и окружающим пространством:

В этих уравнениях учтено, что в клетке есть белки, в первую очередь, гемоглобин, и низкомолекулярные компоненты метаболизма, которые вносят свой вклад как в электронейтральность, так и в осмос. Для простоты в этих уравнениях предположили, что суммарная концентрация всех осмотически непроникающих молекул , и все эти молекулы имеют один и тот же средний заряд .

Проведенные расчеты показали, что модель предсказывает правильные стационарные концентрации всех ионов и объема клетки (таблица 2). Это привело Якобсона к выводам, что регуляция объема клетки возможна лишь при значении мембранного потенциала ниже определенного уровня, а внутренние непроникающие ионы должны нести отрицательный заряд. Главный вывод, сделанный Якобсоном и принципиально важный для дальнейшего развития этого направления заключался в том, что соотношение пассивного и активного транспорта является определяющим для объема клетки и потенциала на ее мембране.

Страницы: 1 2

Copyright © 2013 - Все права защищены