Регистрацияпотенциал за почивка
Как може да се открие потенциалът на мембраната в покой?
1. метод на увреждане
2. по метода на вътреклетъчното присвояване (фиг. ).
Ориз. . Методи за записване на потенциала на мембраната в покой: отляво - методът на увреждане, отдясно - вътреклетъчният метод на запис.
Студентите често отговарят на този въпрос по следния начин: чрез методи на вътреклетъчно и извънклетъчно разпределение. Типична грешка! Използвайки метода на извънклетъчния запис, е възможно да се регистрира възбуждането на участък от мембраната чрез сравняване на неговия потенциал с потенциала на мембраната в покой, но не и потенциала на покой. Но повече за това по-късно.
Методът на увреждане се използва по-често при регистриране на потенциала на покой върху макропрепарат - мускул, нерв (фиг. ).
Ориз. . Схема за регистриране на мембранния потенциал на покой по метода на увреждане върху макропрепарат.
За първи път по този начин потенциалът на покой е регистриран в средата на 19 век от Dubois-Reymond (на нервен срез) и Matteuchi (на мускулен срез). Същият метод е в основата на втория експеримент на Галвани, като в този случай мускулно-нервният препарат играе ролята на записващо устройство.
Невъзможно е да се измери точно потенциалът на покой чрез метода на увреждане.
За измерване на потенциала на покой и освен това за проследяване на неговите промени, причинени от какъвто и да е ефект върху клетката, се използва техниката на вътреклетъчните микроелектроди (фиг.).
Ориз. . Схема за измерване на потенциала на покой на клетка с помощта на вътреклетъчен електрод.
K - обект на изследване - клетка, M - микроелектрод, I - безразличен електрод, P - записващо устройство. Моментът на пробиване на кривата "потенциална разлика - време" е показан със стрелка.
Микроелектродът е микропипета, т.е. тънък капиляр, изтеглен от стъклена тръба. Диаметърът на върха му е около 0,5 µm.Микропипетата се напълва с физиологичен разтвор (обикновено 3 М KS1), в нея се потапя метален електрод (тел от хлорирано сребро) и се свързва към електрически измервателен уред, оборудван с усилвател за постоянен ток.
Микроелектродът се монтира върху обекта, който се изследва, например скелетен мускул, и след това с помощта на микроманипулатор - устройство, оборудвано с микрометрични винтове, се вкарва в клетката. При успешно въвеждане на микроелектрода, мембраната плътно покрива върха му и клетката запазва способността си да функционира в продължение на няколко часа, без да показва признаци на увреждане.
Микроелектродът е активен (референтен). Референтният електрод (безразличен) с обичайния размер се потапя в нормален физиологичен разтвор, в който се намира изследваната тъкан.
Преди мембраната да бъде пробита от микроелектрод, потенциалната разлика между активния и индиферентния електрод е нула (фиг. и фиг. A). Веднага след като микроелектродът пробие повърхностната мембрана на клетката, се записва потенциална разлика между повърхността и съдържанието на клетката, равна на потенциала на покой на клетката. На фиг. беше показано, че придвижването на микроелектрода вътре в протоплазмата (фиг. B, C, D) или промяната в позицията на електрода вътре в клетката (фиг. E) не оказва влияние върху показанията на волтметъра. След пробиване (фиг. F) с микроелектрод на мембраната на противоположната клетъчна стена от входа на клетката на електрода, потенциалната разлика не се записва отново. Това показва, че потенциалната разлика наистина се определя между цитоплазмата и външния разтвор, заобикалящ клетката.
Ориз. . Резултатите от измерването на потенциалната разлика по микроелектродния метод при различни позиции на активния електрод.
В различните клетки потенциалът на мембраната в покой варира от -50 до -90 mV.