Чохфтйлмефпюобс тезйуфтбгйс ыхнб йпоощи лбобмпч

ч ОБЮБМЕ 1970-И ЗПДПЧ, ЙУРПМШЪХС ОЕТЧОП-НЩЫЕЮОЩК УЙОБРУ МСЗХЫЛЙ, лБФГ Й нЙМЕДЙ РТЕДРТЙОСМЙ ПТЙЗЙОБМШОЩЕ ЬЛУРЕТЙНЕОФЩ, Ч ЛПФПТЩИ НЕФПД ЧОХФТЙЛМЕФПЮОПК НЙЛТПЬМЕЛФТПДОПК ТЕЗЙУФТБГЙЙ ЙУРПМШЪПЧБМУС ДМС ЙЪХЮЕОЙС ИБТБЛФЕТЙУФЙЛ «ЫХНПЧ», РТПДХГЙТХЕНЩИ НЕДЙБФПТПН БГЕФЙМИПМЙОПН (би). ч ФБЛПН УЙОБРУЕ би, ПУЧПВПЦДБАЫЙКУС ЙЪ НПФПТОПЗП ОЕТЧОПЗП ПЛПОЮБОЙС, ПФЛТЩЧБЕФ ИЕНПЧПЪВХДЙНЩЕ ЙПООЩЕ ЛБОБМЩ РПУФУЙОБРФЙЮЕУЛПК НЕНВТБОЩ. чИПД ЛБФЙПОПЧ Ч ЧПМПЛОП ЮЕТЕЪ ПФЛТЩФЩЕ ЙПООЩЕ ЛБОБМЩ ЧЩЪЩЧБЕФ ДЕРПМСТЙЪБГЙА НЕНВТБОЩ (ЗМБЧБ 9). лПЗДБ лБФГ Й нЙМЕДЙ МПЛБМШОП БРРМЙГЙТПЧБМЙ ЬЛЪПЗЕООЩК би ОБ ПВМБУФШ УЙОБРУБ, ПОЙ ПВОБТХЦЙМЙ, ЮФП ЧЩЪЧБООБС ДЕРПМСТЙЪБГЙС УПРТПЧПЦДБМБУШ ЬМЕЛФТЙЮЕУЛЙН «ЫХНПН». чП ЧТЕНС УФБВЙМШОПК ДЕРПМСТЙЪБГЙЙ ВЩУФТЩЕ ЛПМЕВБОЙС РПФЕОГЙБМБ ВЩМЙ ЗПТБЪДП ВПМШЫЕ ЛПМЕВБОЙК ЙЪПМЙОЙЙ Ч РПЛПЕ. пОЙ РТЕДРПМПЦЙМЙ, ЮФП ЧПЪТБУФБОЙЕ ЬМЕЛФТЙЮЕУЛПЗП ЫХНБ Ч РТЙУХФУФЧЙЙ би ВЩМП УЧСЪБОП У ИБПФЙЮОЩН ПФЛТЩФЙЕН Й ЪБЛТЩФЙЕН би-БЛФЙЧЙТХЕНЩИ ЙПООЩИ ЛБОБМПЧ. йОЩНЙ УМПЧБНЙ, БРРМЙЛБГЙС би РТЙЧПДЙМБ Л ПФЛТЩФЙА ВПМШЫПЗП ЮЙУМБ ЙПООЩИ ЛБОБМПЧ, Й ЮЙУМП ЬФП УМХЮБКОП ЛПМЕВБМПУШ Ч ЪБЧЙУЙНПУФЙ ПФ ЮЙУМБ ЧЪБЙНПДЕКУФЧЙК би У ТЕГЕРФПТБНЙ.

йУРПМШЪХС ЙЪЧЕУФОХА ЙЪ ЖЙЪЙЛЙ ФЕИОЙЛХ БОБМЙЪБ ЫХНБ, лБФГ Й нЙМЕДЙ УНПЗМЙ РПМХЮЙФШ ЙОЖПТНБГЙА П УТЕДОЕУФБФЙУФЙЮЕУЛПН РПЧЕДЕОЙЙ ПФДЕМШОПЗП ЙПООПЗП ЛБОБМБ, БЛФЙЧЙТХЕНПЗП би. рПЪДОЕЕ РПДПВОЩЕ ЬЛУРЕТЙНЕОФЩ ВЩМЙ РТПЧЕДЕОЩ ОБ ФПН ЦЕ ПВЯЕЛФЕ Anderson Й Stevens ³⁾. ч ПФМЙЮЙЕ ПФ РТЕДЫЕУФЧЕООЙЛПЧ, ЬФЙ ЙУУМЕДПЧБФЕМЙ ЙЪНЕТСМЙ НЕНВТБООЩК ФПЛ, ЧЩЪЧБООЩК би, ЮФП РПЪЧПМЙМП ХУФБОПЧЙФШ ЧЕМЙЮЙОХ Й РТПДПМЦЙФЕМШОПУФШ ЙПООЩИ ФПЛПЧ ЮЕТЕЪ ПДЙОПЮОЩК ЛБОБМ (ТЙУ. 2.5ч).

рТЙОГЙРЩ БОБМЙЪБ ЫХНБ ДПУФБФПЮОП РТПУФЩ: ЧП-РЕТЧЩИ, ЕУМЙ ФПЛЙ ПДЙОПЮОПЗП ЛБОБМБ СЧМСАФУС ВПМШЫЙНЙ, УХННБТОЩК ЫХН ФБЛЦЕ ВХДЕФ ВПМШЫЙН. чП-ЧФПТЩИ, ЙПООЩЕ ЛБОБМЩ, ПФЛТЩЧБАЭЙЕУС ОБ ПФОПУЙФЕМШОП ДМЙФЕМШОПЕ ЧТЕНС, ВХДХФ РТПДХГЙТПЧБФШ ОЙЪЛПЮБУФПФОЩК ЫХН; ОБПВПТПФ, ЛБОБМЩ, ПФЛТЩЧБАЭЙЕУС ОБ ЛПТПФЛПЕ ЧТЕНС, ВХДХФ РТПДХГЙТПЧБФШ ЧЩУПЛПЮБУФПФОЩК ЫХН. йУУМЕДПЧБОЙЕ БНРМЙФХДОП-ЧТЕНЕООЩИ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛ ЫХНПЧ, БЛ-

42љљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљ тБЪДЕМ II. рЕТЕДБЮБ ЙОЖПТНБГЙЙ Ч ОЕТЧОПК УЙУФЕНЕ

тЙУ. 2.5. чОХФТЙЛМЕФПЮОПЕ ПФЧЕДЕОЙЕ ЬМЕЛФТЙЮЕУЛПЗП «ЫХНБ», РТПЙЪЧПДЙНПЗП ЖХОЛГЙПОЙТПЧБОЙЕН ЙПООЩИ ЛБОБМПЧ. (б) уИЕНБ ХУФБОПЧЛЙ ДМС ТЕЗЙУФТБГЙЙ НЕНВТБООПЗП РПФЕОГЙБМБ. (ч) чОХФТЙЛМЕФПЮОБС ТЕЗЙУФТБГЙС ЬЖЖЕЛФБ БГЕФЙМИПМЙОБ. (у) рТЙ ВПМШЫЕН ХУЙМЕОЙЙ ЧЙДЕО БГЕФЙМИПМЙОПЧЩК «ЫХН». Fig. 2.5. Intracel ular Recording of Channel Noise. (A) Arrangement for recording membrane potentials of muscle fibers with a microelectrode. The electrode is connected to a preamplifier, and the signals are displayed on an oscilloscope or computer screen. Penetration of the electrode into a fiber is marked by the sudden appearance of the resting potential (downward deflection on the screen). After penetration, changes in potential due to channel activation can be measured. (B) Intracellular records of the effect of acetylcholine (ACh). In this experiment additional circuitry was used to record membrane current (rather than membrane potential). At rest (upper trace), there is no current across the membrane; application of ACh produces about 130 nA of inward current (lower trace). (C) Traces in ч shown at greater amplification. The baseline shows little fluctuation at rest; the inward current produced by ACh shows relatively large fluctuations ("noise"), due to random opening and closing of ACh-activated channels. Analysis of the increased noise yields values for the single-channel current and the mean open time of the channels. (B and у after Anderson and Stevens, 1973.)

ФЙЧЙТПЧБООЩИ би Ч ОЕТЧОП-НЩЫЕЮОПН УЙОБРУЕ, РПЛБЪБМП, ЮФП ЮЕТЕЪ ПДЙОПЮОЩК ПФЛТЩФЩК ЙПООЩК ЛБОБМ РТПИПДЙФ ПЛПМП 10 НЙММЙПОПЧ ЙПОПЧ Ч УЕЛХОДХ. лТПНЕ ФПЗП, ЧЩСУОЙМПУШ, ЮФП ЪОБЮЕОЙЕ УТЕДОЕЗП ПФЛТЩФПЗП ЧТЕНЕОЙ (t) ЙПООПЗП ЛБОБМБ УПУФБЧМСЕФ ПФ 1 ДП 2 НУ.

оЕУНПФТС ОБ ЫЙТПЛПЕ ЧЩФЕУОЕОЙЕ РЬФЮ-ЛМБНР НЕФПДПН, БОБМЙЪ ЫХНБ ДП УЙИ РПТ ЙУРПМШЪХЕФУС ДМС ЙЪХЮЕОЙС ЙПООЩИ ЛБОБМПЧ Ч ЛМЕФЛБИ, ЛПФПТЩЕ ОЕ РПДДБАФУС ЙУУМЕДПЧБОЙА У РПНПЭША РЬФЮ-ЛМБНРБ, ОБРТЙНЕТ, Ч ОЕЛПФПТЩИ ПВМБУФСИ ГЕОФТБМШОПК ОЕТЧОПК УЙУФЕНЩ ⁸⁾. лТПНЕ ФПЗП, БОБМЙЪ ЫХНБ СЧМСЕФУС УТБЧОЙФЕМШОП ВЩУФТЩН НЕФПДПН ДМС РПМХЮЕОЙС ЙОЖПТНБГЙЙ П УЧПКУФЧБИ ВПМШЫПК РПРХМСГЙЙ ЛБОБМПЧ Й ЙУРПМШЪХЕФУС Ч ЛПНВЙОБГЙЙ У РЬФЮ-ЛМБНР ТЕЗЙУФТБГЙЕК ПФ ГЕМПК ЛМЕФЛЙ ДМС ЙДЕОФЙЖЙЛБГЙЙ ФЙРПЧ ЛБОБМПЧ. фЕН ОЕ НЕОЕЕ, ОБДП РПОЙНБФШ, ЮФП У РПНПЭША БОБМЙЪБ ЫХНБ ОЕЧПЪНПЦОП РПМХЮЙФШ ДЕФБМШОХА ЙОЖПТНБГЙА П РПЧЕДЕОЙЙ ПДЙОПЮОПЗП ЛБОБМБ, ПУПВЕООП Ч ЛБОБМБИ УП УМПЦОПК ЛЙОЕФЙЛПК ЙМЙ РТЙ ОБМЙЮЙЙ ОЕУЛПМШЛЙИ ХТПЧОЕК РТПЧПДЙНПУФЙ ЛБОБМБ.

РТПЧПДЙНПУФШ ЛБОБМПЧ

лЙОЕФЙЮЕУЛПЕ РПЧЕДЕОЙЕ ЛБОБМБ, ФП ЕУФШ ЧТЕНС ЕЗП ОБИПЦДЕОЙС Ч ЪБЛТЩФПН Й ПФЛТЩФПН УПУФПСОЙСИ, НПЦЕФ РТЕДПУФБЧЙФШ ЙОЖПТНБГЙА П НЕИБОЙЪНБИ ПФЛТЩФЙС Й ЪБЛТЩФЙС ЛБОБМБ, Б ФБЛЦЕ П ЛПОУФБОФБИ УЛПТПУФЕК ЬФЙИ РТПГЕУУПЧ. у ДТХЗПК УФПТПОЩ, ЧЕМЙЮЙОБ ФПЛБ, РТПИПДСЭЕЗП ЮЕТЕЪ ЙПООЩК ЛБОБМ, СЧМСЕФУС РТСНЩН ПФТБЦЕОЙЕН ФПЗП, ЛБЛ ВЩУФТП РТПОЙЛБАЭЙЕ ЙПОЩ ДЧЙЦХФУС ЮЕТЕЪ ЛБОБМ. фПЛ ЙПОПЧ ЪБЧЙУЙФ ОЕ ФПМШЛП ПФ УЧПКУФЧ ЛБОБМБ, ОП ФБЛЦЕ ПФ ФТБОУНЕНВТБООПЗП РПФЕОГЙБМБ. рТЙНЕТ ФБЛПЗП ТПДБ РПЛБЪБО ОБ ТЙУ. 2.6. оБ ЬФПН ТЙУХОЛЕ ЙЪПВТБЦЕО ЖТБЗНЕОФ НЕНВТБОЩ, ЛПФПТЩК УПДЕТЦЙФ ПДЙО УРПОФБООП БЛФЙЧОЩК ЙПООЩК ЛБОБМ, РТПОЙГБЕНЩК ДМС ЛБМЙС. тБУФЧПТЩ, ЛБЛ Ч РЙРЕФЛЕ, ФБЛ Й Ч ЧБООПЮЛЕ ДМС ПВЯЕЛФБ, УПДЕТЦБФ ПДЙОБЛПЧХА (150 ННПМШ) ЛПОГЕОФТБГЙА ЙПОПЧ ЛБМЙС. йПОЩ ЛБМЙС ЮЕТЕЪ ПФЛТЩФЩК ЛБОБМ НПЗХФ ДЧЙЗБФШУС Ч ПВПЙИ ОБРТБЧМЕОЙСИ. пДОБЛП РПУЛПМШЛХ ЛПОГЕОФТБГЙЙ ЙПОПЧ РП ПВЕ УФПТПОЩ НЕНВТБОЩ ЙДЕОФЙЮОЩ, Б ФТБОУНЕНВТБООЩК РПФЕОГЙБМ ПФУХФУФЧХЕФ, ФП ОЕФ ОЙЛБЛПЗП ДЧЙЦЕОЙС ЙПОПЧ ОЙ Ч ПДОПН

зМБЧБ 2. йПООЩЕ ЛБОБМЩ Й ОЕКТБОБМШОБС УЙЗОБМЙЪБГЙС 43

тЙУ. 2.6. чМЙСОЙЕ РПФЕОГЙБМБ ОБ ФПЛ ЮЕТЕЪ ПДЙОПЮОЩК ЛБМЙЕЧЩК ЛБОБМ Ч УЙННЕФТЙЮОПН ТБУФЧПТЕ ЙПОПЧ ЛБМЙС РП ПВЕ УФПТПОЩ НЕНВТБОЩ. (б) уИЕНБ ХУФБОПЧЛЙ. (B-D) рТЙНЕТЩ ФПЛПЧ ЮЕТЕЪ ПДЙОПЮОЩЕ ЙПООЩЕ ЛБОБМЩ РТЙ ТБЪОЩИ ХТПЧОСИ НЕНВТБООПЗП РПФЕОГЙБМБ. (е) фПЛ ЮЕТЕЪ ЛБМЙЕЧЩК ЛБОБМ ЛБЛ ЖХОЛГЙС НЕНВТБООПЗП РПФЕОГЙБМБ. Fig. 2.6. Effect of Potential on Currents through a single, spontaneously active potassium channel in an outside-out patch, with 150 mM potassium in both the electrode and the bathing solution. (A) The recording system. The output from the patch clamp amplifier is proportional to the current across the patch. The potential across the patch is equal to the potential (VC) applied to the input of the amplifier as shown. Positive charge flowing out of the electrode is defined as positive current. (B) When no potential is applied to the patch, no channel currents are seen because there is no net flux of potassium through the channels. (C) Application of +20 mV to the electrode results in an outward current (upward deflections) of about 2 pA through the channels. (D) A -20 mV potential results in inward channel currents (downward deflections) of the same amplitude as in у. (е) Channel currents as a function of applied voltage. The slope of the line is the channel conductance (7). In this case, 7 = 110 pS (picosiemens).

ЙЪ ОБРТБЧМЕОЙК. рПЬФПНХ ОБ ДБООПН ТЙУ. 2.6ч РПЛБЪБОП ПФУХФУФЧЙЕ НЕНВТБООПЗП ФПЛБ.

рЬФЮ-ЛМБНР НЕФПД ЙНЕЕФ ДПУФПЙОУФЧП, ЛПФПТПЕ ЕЭЕ ОЕ ВЩМП ХРПНСОХФП: НЩ НПЦЕН НЕОСФШ РПФЕОГЙБМ ОБ ТЕЗЙУФТЙТХАЭЕК РЙРЕФЛЕ Й ЧБТШЙТПЧБФШ, ФБЛЙН ПВТБЪПН, ФТБОУНЕНВТБООХА ТБЪОПУФШ РПФЕОГЙБМПЧ. оБРТЙНЕТ, РТЙ НЕНВТБООПН РПФЕОГЙБМЕ +20 нЧ ЛБЦДПЕ ПФЛТЩФЙЕ ЛБМЙЕЧПЗП ЙПООПЗП ЛБОБМБ УПРТПЧПЦДБЕФУС ФПЛПН, ОБРТБЧМЕООЩН ОБТХЦХ (ТЙУ. 2.6у). ьФП УЧСЪБОП У ФЕН, ЮФП РПМПЦЙФЕМШОП ЪБТСЦЕООЩЕ ЙПОЩ ЛБМЙС ДЧЙЗБАФУС ЮЕТЕЪ ЛБОБМ РП ЬМЕЛФТЙЮЕУЛПНХ ЗТБДЙЕОФХ НЕЦДХ ТБУФЧПТПН Ч РЙРЕФЛЕ Й Ч ЧБООПЮЛЕ. у ДТХЗПК УФПТПОЩ, ЛПЗДБ ЧОХФТЙ РЙРЕФЛЙ УПЪДБО ПФТЙГБФЕМШОЩК РПФЕОГЙБМ ЧЕМЙЮЙОПК Ч -20 Нч

44љљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљљ љљтБЪДЕМ II. рЕТЕДБЮБ ЙОЖПТНБГЙЙ Ч ОЕТЧОПК УЙУФЕНЕ

(ТЙУ. 2.6D), ФПЛ ОБРТБЧМЕО Ч ПВТБФОПН ОБРТБЧМЕОЙЙ (ЮЕТЕЪ ПФЛТЩФЩК ЛБОБМ Ч РЙРЕФЛХ).

ъБЧЙУЙНПУФШ ФПЛБ ПФ ЧЕМЙЮЙОЩ РПФЕОГЙБМБ ОБ НЕНВТБОЕ РТЕДУФБЧМЕОБ ОБ ТЙУ. 2.6е. ьФБ ЪБЧЙУЙНПУФШ СЧМСЕФУС МЙОЕКОПК: ФПЛ (I), РТПИПДСЭЙК ЮЕТЕЪ ЛБОБМ, РТПРПТГЙПОБМЕО РПФЕОГЙБМХ (V):

ьФП ЖПТНХМБ РТЕДУФБЧМСЕФ УПВПК РТЕПВТБЪПЧБООЩК ЪБЛПО пНБ (РТЙМПЦЕОЙЕ б). лПОУФБОФБ 7 ОБЪЩЧБЕФУС РТПЧПДЙНПУФША ЛБОБМБ. рТЙ ПДОПН Й ФПН ЦЕ РПФЕОГЙБМЕ ОБ НЕНВТБОЕ ЛБОБМ У ЧЩУПЛПК РТПЧПДЙНПУФША РЕТЕОПУЙФ НОПЗП ФПЛБ, ЛБОБМ У ОЙЪЛПК РТПЧПДЙНПУФША РТПЧПДЙФ НБМЩК ФПЛ.

рТПЧПДЙНПУФШ ЙЪНЕТСЕФУС Ч УЙНЕОУБИ (уН). ч ОЕКТПОБИ ФТБОУНЕНВТБООЩК РПФЕОГЙБМ ПВЩЮОП ЧЩТБЦБЕФУС Ч НЙММЙЧПМШФБИ (1 Нч = 10^–3 ч), ФПЛЙ ПДЙОПЮОЩИ ЙПООЩИ ЛБОБМПЧ Ч РЙЛПБНРЕТБИ (1 Рб = 10^–12 б), РТПЧПДЙНПУФШ Ч РЙЛПУЙНЕОУБИ (1 РуН = 10^–12 уН). оБ ТЙУ. 2.6 РПФЕОГЙБМ +20 Нч РТПДХГЙТПЧБМ ФПЛ ПЛПМП 2,2 Рб, УППФЧЕФУФЧЕООП РТПЧПДЙНПУФШ ЛБОБМБ (g = I/V) УПУФБЧЙМБ 2,2 Рб/20 Нч = 110 РуН.