0: Итак, продолжим наше знакомство с регуляцией метаболических процессов и с эритроцитом, в частности, значит,

1: Мы посмотрели, что в эритроците есть тьма, тьмущая реакция, часть из них понятно, зачем нужны, часть непонятна и часть, кажется, просто мусор.

2: Но для того, чтобы разобраться в том, что все эти реакции делают, какие из них важны, какие не важны, мы с вами попробуем пойти от физиологии, конечно.

3: Итоге все эти реакции имеют 1 смысл, они должны обеспечить клетке какие-то важные физиологические свойства, то есть способность выполнять функции, которые нужны организму. Ну и

4: Попробуем разобраться, а какие, собственно, функции эта клетка должна выполнять? Ну, 1 функция лежит на поверхности, тут вообще гадать нечего. Главная задача эритроцита.

5: Это переносить кислород из Лёгких в ткани и обратно чего-нибудь. Главное, сам кислород и его перенос. Для этого в гемоглобине есть белок, гемоглобин этого белка.

6: Очень много. Это примерно 98% всех Белков эритроцита. И 1 ощущение, что вот она физиологическая функция этого эритроцита и для её выполнения, ну вообще ничего.

7: Не надо. Ну, гемоглобин не для своей работы, для связывания и отвязывания кислорода не требует энергии. Мы с вами рассматривали кинетику этого процесса и видели, что

8: Это все чисто пассивная вещь. Гемоглобин также хорошо это делает вне всяких клеток, просто в пробирке. Ну и в клетке тоже самое. Тогда может быть никакой специа.

9: Функции нету. А зачем тогда 300 Белков, которые есть в этой клетке, из которых 100 образуют как бы осмысленные метаболические системы? Мы не знаем, насколько они важны или не важны для эритроцитов.

10: Ну, с точки зрения биохимии они вполне осмысленны. Там все есть, есть субстраты, есть продукты, есть все промежуточные стадии, которые позволяют это делать. Ну, давайте посмотрим дальше, если у нас

11: Есть гемоглобин и есть задача снабжения нашего организма кислородом, какие предъявляются с точки зрения нашего организма к этому гемоглобину требования. Ну, во первых, для того, что

12: Чтобы обеспечить наш организм кислородом, нам нужно очень много эритроцитов. А сколько много, какое количество эритроцитов нам нужно и какова должна быть эффек?

13: Эффективность этого переноса, значит,

14: Если исходить из того, что эритроцит должен не эритроцит, а нашему организму в день требуется 700 литров кислорода немного не мало, то для того, чтобы перенести такое количество.

15: Кислорода, просто перекачивая по нашим сосудам воду или что-нибудь подобное. Нам нужно было бы перекачать примерно 10 тонн воды. Я чуть подробнее это рассматривал, но

16: 10 тонн это совершенно нереально. И поэтому гемоглобина должно быть много настолько, что-то реальное количество гемоглобина, которое есть, оно соответствует

17: Примерно 100 кратному увеличению концентрации гемоглобина в крови, а для этого эритроциты, битком набитые гемоглобином, как я сказал, занимают половину объёма кро.

18: Циркулирующий кровь. Но спрашивается, а зачем нужны эритроциты? Может быть, надо было просто сделать гемоглобин в больших количествах, выпустить его в кровь, и пусть он себе циркулирует, и тогда действительно они

19: Никаких забот, никаких хлопот. Этот белок сам выполняет свою функцию. Элементарный расчет показывает, что это невозможно. И даже без всякого расчёта каждый из вас легко может сделать эксперимент. Можно взять.

20: Небольшое количество крови в пробирку у нас в лабораториях это сплошь и рядом.

21: Заморозить и разморозить эту кровь можно 2 раза замораживание рвёт мембраны клеток, и при этом весь гемоглобин выйдет наружу.

22: Концентрация его не изменится, суммарное количество гемоглобина в объёме не изменится, поскольку мы ничего не добавляем, не убавляем, а просто замораживаем, размораживаем. Но вы увидите драматическую разницу, если кровь

23: Течёт довольно неплохо, ну, не так, как вода, но, в общем, близко то после гемолиза, после того, как эритроциты разрушены, кровь становится по своей вязкости похожа на хороши.

24: Мед, она почти не течёт, и поэтому выигрыш, который мы бы получили, сделав такого гемоглобина, такое количество, чтобы обеспечить наши потребности.

25: Нужен был бы, ну непонятно какой насос и какой прочности стенки, и какое давление для того, чтобы эту жидкость можно было гонять по сосудам с той скоростью, с которой движется наша кровь.

26: Поэтому наши клетки, наш, наш гемоглобин весь упакован вот в эти симпатичные, двояко вогнутые клеточки, в которых этого гемоглобина очень много, и концентрация его

27: Там очень большая, но тот факт, что он упакован в эти клеточки, приводит к тому, что общее сопротивление крови резко падает.

28: И эти объе, чем больше эритроцит, чем больше это этот объект, чем больше в нём гемоглобина, тем более эффективным становится транспорт кислорода, тем меньше.

29: Сопротивление течению, но это приводит к другой проблеме у нас ведь все лимитируется диффузией, и в том числе в эритроците тоже диффузия, и он сплющен.

30: Для того, чтобы диффузию сделать более эффективной и те характерные времена, которые мы знаем для эритроцитов.

31: Человека могут быть, могут обеспечить полноценный объём кислородом между внеклеточной средой и внутри эритроцитарной средой, только если расстоя.

32: На котором будет происходить диффузия, будет порядка 1, максимум 2 микрон. А это такое расстояние неизбежно есть, как бы мы не делали, какую бы мы гидродинамику не делали.

33: Но все равно нужно пройти через мембрану, нужно пройти, ну, насытить весь объём. Это значит, что толщина клетки, как, по крайней мере, в 1 измерении, должна быть не больше 1 2.

34: Микрометров так и есть эритроцит имеет 1 2 микрометра в толщину при диаметре своего диска 7 8 микрон 7 8 микрон это довольно

35: Большой размер и тациту оказывается недостаточно просто быть эффективным с точки зрения диффузии, но ему ещё надо научиться быть гибким. Вот как это здесь видно, он может очень легко складываться.

36: Формироваться, проходить через узкие поры, диаметр которых меньше, чем диаметр эритроцита. Это значит, что надо сделать клетку, которая может хорошо деформироваться. Хорошо куда-то как то меняться.

37: Но какого размера должна быть эта клетка большая или маленькая? Ну давайте сделаем простейшие оценки. Возьмём ньютонову жидкость, посмотрим силу, которая на неё действует, и видим, что это

38: Сила зависит от градиента, от вязкости и от площади поверхности клетки, что очевидно и для 1 частицы мы имеем следующее соотношение объём растёт.

39: С Ростом радиуса, если говорить о сферах порядка, как р в Кубе, а площадь поверхности растёт, как р квадрат, но это значит, что, увеличивая объём частицы, мы

40: Имеем все лучшее и лучшее соотношение количества гемоглобина к площади поверхности, которая сидит, внутри которой этот гемоглобин заключён. Это значит, то есть

41: Мы скажем, половину объёма крови должны занимать гемоглобином или чем-то, во что гемоглобин упакован, то число таких частиц пока для сфер посчитаем все.

42: Порядок величин здесь будет один и тот же приводит к тому, что у нас общая площадь поверхности частиц это то, что определяет сопротивление течении.

43: Будет меняться как единица на р. Чем меньше р, тем будет больше общая площадь, и тем будет больше общее сопротивление. Ну, поскольку переход от эритроцита диаметром 7 8 микрон к.

44: К гемоглобину, диаметр которого 3 нанометра на 3 с лишним порядка меньше, понятно, что невероятно увеличивает общую площадь поверхности и как бы мы не учитыва.

45: Были всякие разные дополнительные обстоятельства форм фактор, кривизну, гладкость поверхности и все прочее, это все будут копейки на фоне этих 4 порядков. Поэтому переход

46: От клеток, в которых переход организмов.

47: К все более и более упакованному гемоглобину означает все больше и больше скорости течения. Ну и действительно мы можем это наблюдать. В природе есть примитивные существа какие-то по моему,

48: Черви, у которых уже есть кровеносная система, но в этой кровеносной системе циркулирует просто вода, грубо говоря. Ну там есть соль и все, но нет никакого вещества, связывающего кислород чуть повыше по этой

49: Генетической лестнице или дереву. У нас появляется гемоглобин или ему подобные кислород, связывающие белки, которые свободно плавают в кровотоке дальше.

50: Но эти звери все очень малоподвижные, естественно, это раз и очень маленькие 2, что тоже немало существенно. Поднимаемся немножко выше и видим, что некоторые

51: Моллюски уже теперь обладают гемоглобином, который собран в большие агрегаты, то есть природа прямо в лоб пытается решить эту задачу, склеивая между собой много час.

52: Частиц есть, есть звери, у которых 1 агрегат гемоглобина имеет в себе 1000 гемов. Такие замечательные большие частицы, но

53: С Ростом частиц возникает все больше проблем. Очень трудно сделать частицу деформируемой. И поэтому, по видимому, единственная линия развития это та, которую мы наблюдаем, это сделать клетки на

54: Гемоглобином и сделать эти клетки достаточно большими и легко деформируемыми. Каковы геометрические ограничения на такой объект? Представим себе, что

55: У нас достаточно легко деформируется и он тогда под давлением, допустим, вот как мы здесь видим, мы представим себе на минутку, что эритроциты продавливаются сквозь узкие апи.

56: Как здесь нарисовано, диаметр капилляра маленький, сильно меньше, чем большой диаметр эритроцита, и эритроцит должен пройти через эту дырочку. Что какие требования?

57: 1 требование.

58: Эритроцит не должен быть сферой, потому что сфера это идеальный объект, соответствующий максимуму. Это максимальный объём, помещённый в данную площадь поверхности. Значит

59: Сферу невозможно деформировать. Это предельная форма. Стало быть, нам нужна частица клетка, в которой площадь поверхности больше, чем площадь поверхности.

60: И тогда эта клетка может иметь возможность принимать разные формы, как это здесь показано, втягиваясь в узкий капилляр, из этой клетки будет вытягиваться цилиндр, имеющий

61: Форма этого капилляра, и все это будет происходить, если давить, давить на это все сверху до тех пор, пока оставшаяся часть эритроцита не превратится в сферу. Ну,

62: И в часть сферы. После этого пройдёт эритроцит дальше через эту мембрану или нет, будет зависеть от того, каков диаметр этой сферы, если он меньше, чем диаметр капилляра. Все

63: Хорошо, вытянемся колбаской пройдём через эту пору. Если он окажется чуть больше, как это вот показано здесь, на рисунке, на самой правой картинке, то возникнет Гвоздик, то есть образуется такая

64: Сферическая шляпка, которая не может уже дальше быть деформирована. Ну, при 1 условии, что мембрана нерастяжима. Если бы мембрана была растяжима, то, может быть, все и пролезло бы, но это

65: Вот особенность биологических мембран то, что они двумерные жидкости, а жидкости нерастяжимы, как мы знаем, ну или практически нерастяжимы, или несжимаемы, так и мембрана клеточная, она не может.

66: Растягиваться и сжиматься она может только менять площадь своей поверхности за счёт синтеза или ферментативного убирания липидов мембран это способ.

67: В природе не используется, поэтому можно считать, что площадь поверхности эритроцитов вещь более менее постоянная. Попозже мы увидим с вами, что это не совсем так, но, в общем, в 1 приближении, по крайней мере,

68: В процессе быстрой циркуляции клеток от сердца к тканям и обратно в лёгкие. Это абсолютно так. И, стало быть, проблема в том, чтобы объём этой этой клетки был

69: Не больше некого предельного, который определяется диаметром вот этой шляпки. А с другой стороны, есть другое ограничение. Если мы хотим, чтобы эритроцит мог деформироваться, то нам нужно, чтобы

70: Внутри эритроцитарная концентрация гемоглобина была тоже какой-то приемлемой, потому что с увеличением концентрации гемоглобина увеличивается внутриклеточная вязкость, и тогда эритроцит не может.

71: Деформироваться по другим причинам его невозможно согнуть, свернуть в трубочку, выдавить шляпку и так далее. И вот зависимость этих 2 величин от отношения.

72: Объёма к поверхности клетки показано на этом рисунке, что здесь изображено красным с левой шкалой показана вязкость внутриклеточная, если мы считаем

73: Что вот у нас есть некий эритроцит, он имеет объём условно единица отношение объёма к поверхности. Единица размерная, это 1 микрон. Ну, поскольку объём микрон в Кубе, а

74: Поверхности микрон квадрат. И это действительно реальные цифры и реальный график. Если мы начнём уменьшать этот объём, вот 0 8 0 6 0 4, то у нас есть

75: Будет расти концентрация гемоглобина в эритроците, обратно пропорционально этому изменению, а вязкость будет расти экспоненциально. Вы видите красную кривую, и она экспоненциально стре.

76: К некому пределу, который соответствует вообще твёрдому гемоглобину. То есть гемоглобин, как всякое вещество при какой-то концентрации выпадает в осадок, он начнёт полимеризоваться, слипаться. В общем, короче, го,

77: Он станет твёрдым, эта граница тут нарисована, но мы до этой границы даже в жизни никогда не дойдём, потому что это экспоненциальный рост, а с другой стороны, давайте нарисуем тот.

78: Минимальный диаметр, через который может проходить эритроцит, имеющий такое отношение объёма к поверхности. Вот справа нарисована шкала, на которой отложен в тех же микронах диаметр капилляра.

79: Через который может протиснуться эритроцит, имеющий такое отношение объёма к поверхности. Ну, естественно, что с увеличением объёма при той же плоскости диаметр капилляра

80: Через который все может пролезть, он растёт и когда отношения

81: Объёмы эритроцита к поверхности приближается к 1 и 2/10. Вот микрона, то уже нужен такой капилляр, через который будет проходить сфера. Эритроцит уже

82: Может быть полной сферы, и тогда он только пройдёт. Это значит, что мы можем посчитать, каков будет диаметр эритроцита, если мы в него загоним такой объём, который при данной пло

83: Поверхности максимально, то есть даёт сферу, это примерно

84: Диаметр такого капилляра, ну и диаметр такого эритроцита это 6 7 микрон и все. И дальше уже такие клетки могут циркулировать через кровоток сколько угодно.

85: Но это невыгодно. Сфероциты гонять по крови не очень выгодно, потому что концентрация гемоглобина при этом должна быть низкой, а диаметр капилляров должен быть большим. И больше того, если

86: Это сфера, то диффузионно достичь центра этой сферы от поверхности нужно продиффундировать на 3 4 микрона, а это уже существенно хуже, чем 1 2. Итак.

87: Как эти 2 кривые определяют оптимум, то есть есть некоторое отношение площади поверхности к объёму, при котором можно достигнуть оптимального соотношения не так уж большая.

88: Внутриклеточная вязкость и не такие уж большие капилляры, если мы хотим, чтобы эти капилляры соответствовали, ну вот той самой диффузии, о которой я говорю 1, 2, 3, максимум.

89: Микрона, то на этой кривой. Это означает, что отношение площади поверхности эритроцита к объёму должно быть порядка 0 6 0 7. Ну то есть, грубо говоря, почти, ну, до двойки.

90: Мы не доходим, ну, 1 и 6 в 1 и 7/10 раза у нас объём должен быть меньше, чем максимально возможный объём эритроцита.

91: Хорошо, проверим, так ли это. Возьмём.

92: Фильтрик, у которого, в котором есть маленькие дырочки 3 микрона диаметром и длиной 4 микрона, такие фильтры есть, и можно сделать такой эксперимент и будем смотреть с какой

93: Через такой фильтр фильтруется вода или физраствор, что-нибудь без эритроцитов, и потом все тоже самое, куда добавлены эритроциты, и вот на оси Ординат отложено.

94: Скорость относительная скорость фильтрации, суспензии эритроцитов по отношению к скорости прохождения буфера и по оси Ординат отложен объём. Мы можем менять объём эритроцитов.

95: Раздувать его или сжимать с помощью некоторых химических Приёмов и при этом смотреть, как эти клетки фильтруются. Ну и эта картинка прекрасно объясняется тем, о чем я говорил.

96: Перед этим, при увеличении объёма, мы довольно быстро, как раз вот это 1 и 2/10 мы доходим до ситуации, когда фильтрация прекращается полностью, она не

97: Замедляется она просто в точности останавливается. Это и означает, что эритроциты стали гвоздиками со шляпкой чуть больше, чем диаметр канала, а в другую сторону, если мы уменьшаем

98: Объём, то все равно картинка тоже начинает снижаться. То есть не картинка относительная скорость, и это потому, что растёт вязкость гемоглобина, но это снижение уже не приводит к абсолютному нулю, но все

99: Скорость фильтрации меняется во многие разы при переходе всего то от 100 к 70 на 30% изменили объём, а фильтруемость изменилась в 5 раз.

100: Таким образом, эта картинка показывает, что есть оптимальное значение объёма при данном диаметре при данной площади поверхности эритроцитов, ну и для данного типа каналов 3 микро.

101: Каналы это примерно объём 100 кубических микрон, это не очень критично, важно, что есть такая величина, и она довольно строгая в обе стороны dvi.

102: Не очень хорошо. Ну, теперь давайте посмотрим на мембрану. А что у нас, собственно, в мембране есть и за счёт чего мы можем обеспечить клетке такой объём и какие-то такие вещи, вы все это

103: Хорошо, знаете, это просто напоминание бислой.

104: Клеточный имеет на поверхности с каждой стороны сильно заряженные головки и внутри липиды гидрофобная часть. Все это очень плотненькое, нерастяжимое, как я сказал.

105: И на всем этом висит куча Белков и куча каких-то полисахаридов, и каналы, и рецепторы.

106: Не очень понятно, а зачем все это эритроциты?

107: Ну, давайте подумаем. Вот у нас есть эритроцит, и нам нужно сделать, чтобы объём этого эритроцита не был максимальным. А что, собственно, влияет на этот объём? От чего это зависит?

108: Как мы на него можем повлиять? Может быть, надо сделать жёсткий каркас, который будет иметь вот форму эритроцита и обеспечит тогда соответствующий объём. Ну,

109: Просто такой вот формы сделали коробочку красивую, круглую и наполнили её гемоглобином. Это не проходит, потому что такая коробочка перестаёт деформироваться. Нам нужно некую мягкую

110: Эластичную оболочку, внутри которой будет поддерживаться какой-то объём. А как сделать эту оболочку? Ну допустим, что мы как-то можем менять

111: Объём эритроцита и сделаем его таким, как надо. Мы об этом, как это делается, поговорим позже. Давайте поймём, а как, собственно, сделать нужную форму, если у нас есть объём и есть площадь поверхности.

112: Заданные.

113: Давайте мысленно представим себе некоторые варианты, если мы сделаем, если мы просто возьмём фосфолипидный бислой и поместим в него вот, ну,

114: Заданный объём и сделаем площадь поверхности этого фосфолипидного бислоя, то какую форму будет иметь такой объект?

115: Вы знаете, жёсткость фосфолипидного бислоя так мала, что этот объект будет очень похож на такую модель. Возьмём полиэтиленовый мешок.

116: Заполним его водой так, чтоб пузырей не было, но так, чтобы осталась лишняя поверхность, воздуха нет, а мешок не наполнен так, чтобы раздуться до предела, примерно в половину не наполнен и бро.

117: Этот тонкий мешок в ванну с водой. Внутри вода, снаружи вода, а между ними оболочка. Какую форму будет эта оболочка иметь? Да любой из вас скажет любую её очень легко.

118: Формировать, и случайные движения могут придать ей любую форму, и она будет иметь эту форму, или менять её, или как угодно меняться. Вещь не очень хорошая для эритроцита, потому что такая фор

119: Позволит этой клетке хорошо деформироваться при прохождении через капилляры, но такая форма очень нехороша для движения по большим сосудам. Представляете этот мешок как

120: Угодно деформируются эти мешки друг с другом взаимодействуют, как-то образуют какие-то конгломераты, агрегаты, где-то застревают, это не годится. Нужно сделать что-то более жёсткое и

121: Построить мембран, построить цитоскелет, который будет эту мембрану стягивать где-то как то там поперечными сшивками, чтобы она имела вот такую форму. Это

122: Не проходит из за того, что придётся делать цитоскелет, который должен очень быстро перестраиваться.

123: А как же быть? Оказывается, есть довольно простое решение, которое природа и нашла. Если бы мембрана не была такой мягкой, как это фосфолипидный слой, то деформируемость.

124: Такой клетки была бы меньше, но допустим, что эта мембрана достаточно жёсткая. Какую форму будет иметь объект, имеющий достаточно жёсткую мембрану, но объём которого мен

125: Чем максимально возможный объём. Но понятно, что это будет форма, в которой будут присутствовать какие-то вмятины, и самый простой пример, который мне в голову приходит, и я год за годом о нём.

126: Рассказываю, это детский резиновый мячик, который проткнули они чаще всего именно в таком виде и существуют в природе. И, стало быть, в результате деформации у него объём не

127: Максимально какую форму имеет такой шарик, такой мячик, как правило, на нём есть 1 вмятина, это для этого объекта наиболее

128: Энергетически выгодная форма. Можно на этом мячике сделать 2 вмятины, можно, если постараться, но это гораздо менее выгодная форма. Она достаточно быстро перейдёт в форму с 1

129: Вмятины, можно ли сделать много, вмятин, уже намного труднее, вот жёсткость мембраны препятствует большому количеству вмятин и эритроцит пошёл именно по этому пути, но у эритроцита 2 вмятины.

130: А не 1. Ну в чем тут дело? Да, очень просто. Дело в том, что резиновый мячик, который обладает достаточно жёсткой мембраной, имеет ещё 1 свойство, которого у эритроцита нет, это

131: Жёсткая мембрана у него асимметрична если вырезать кусок этого мячика, он не будет иметь плоский вид, а вот если мембрана такая же жёсткая, но локальная нет, не имеет 0.

132: Кривизны, то такой объект приобретает симметричную форму, на нём более выгодная форма. Это когда есть 2 вмятины друг напротив друга. То есть это как раз то, что

133: То мы видим, у эритроцитов задачка легко решается. Каждый из вас может немножечко поинтегрировать, считать как бы общую энергию деформации замкнутого объекта, имеющего изгибную упруго.

134: Оболочки, которая имеет изгибную упругость, объём которой задан.

135: Как эритроцит решил эту проблему в эритроците создан цитоскелет, действительно, но есть белки, которые этот скелет образуют и делают его.

136: Мембрану довольно жёсткой, но цитоскелет находится на мембране. Это при мембранный слой Белков, это спектрин в 1 очередь и целый ряд Белков, которые образуют

137: Вот как здесь нарисовано. То есть какие-то белки проходят через мембрану и образуют. Ну они не могут выйти из мембраны. Это интеграль.

138: Белки мембраны, к ним цепляются ещё какие-то другие белки, не буду подробно обо всех о них говорить 1 из главных Белков, который плавает в мембране, это белок полосы 3, вот он здесь и нарисован.

139: И дальше куча разных Белков цепляется за этот белок и немножко за другие белки, а к ним цепляются длинные молекулы спектрин. Мы ещё о них поговорим вся.

140: Эта каша вместе образует на мембране вот такую вот структуру в мембране жёстко вставлены вот эти вот молекулы белка, полосы 3, а между ними проходят длинные

141: Нити тройные, на самом деле не двойные спирали этого самого спектрина, и этот спектрин связывается ещё с другими белочками, в частности, с актином, с тропами.

142: То есть вообще сократительными белками теоретически, может быть, эта подложка, белковая подложка на мембране эритроцита, может даже и сама сокра.

143: Но оставаясь под мембраной, но даже если она не сокращается, а просто создаёт некоторую жёсткость примерно на порядок большую, чем эта жёсткость для

144: Слоя после липидного, то уже получается, что эритроцит будет иметь в покоящемся состоянии двояко вогнутую форму, такую, как вот мы здесь видим сверху.

145: А при этом он будет относительно легко деформироваться, проходя через капилляры.

146: Вот тот белочек, о котором я говорил, это молекула спектрина, она очень длинная, она состоит из 3 спиралей альфа, спиралей 3 альфа, спиральных участков и образует такие

147: Довольно жёсткие, как палочки. Эти палочки вот здесь на виде сбоку показано, имеют на концах некоторые домены, которые связывают разные другие белки, в частности актин и кучу разных

148: Других Белков, и все вместе они образуют сеть палочки довольно жёсткие. Они могут менять свою длину. Вы видите, что у них большая длина, они в среднем имеют длину примерно

149: 14, 15 нанометров это только 1 шажок, а общая длина этой молекулы достигает чуть ли не микрометра. И вот эти вот молекулы, висящие под

150: Branya, взаимодействующие с разными белками, образуют такую здесь, слева внизу показана электронная микрофотография оболочки куска, мембраны, эритроцита.

151: Изнутри и видно, что вот эти зелёным помечены те белки, которые образуют узлы, между которыми находится спектрин, вот их пометили зелёным и сфотографи.

152: Видно, что эта мембрана, вот эта сеть, спектрин вая очень густая, почти сплошная сеть, которая покрывает мембрану изнутри нарисованная.

153: Реконструкция, она условна не обязательно, это треугольная геометрия, но часто очень она такая, потому что в этих узлах зелёных в них может сходиться несколько молекул.

154: Спектрина 4, 5, 6, 7. Даже это не строго заданное количество. И вот здесь вот на электронной микрофотографии растянутой мембраны эритроцита, мы это видим где-то 4, где

155: То 5, где-то 7, 8. Вот такая сеточка по всей поверхности идёт и создаёт эту самую жёсткость, если взять нерастянутую мембранку. И вот это сделано атомно силовым микроскопом, мы

156: Видим, что этого белка так много, что он образует почти сплошной слой, и вот это и обеспечивает большую жёсткость мембране.

157: Ну хорошо, значит, мы с вами разобрали.

158: Как устроена форма эритроцита, каким образом она достигается? Мы видим, что это достаточно пассивная структура, не требующая энергии, не требующая

159: Перестроил цитоскелета. Это можно было сделать и сделано из какого-то набора Белков, достаточно большого, который обеспечивает эту форму. Это 1 приближение. Если более детально посмотреть, то

160: Мы найдём ещё дополнительные способы влиять на это через разную регуляцию, но она малосущественна в 1 приближении.

161: Вот все, что я сказал, исчерпывает главные свойства мембраны, обеспечивающие ей как нужную форму для циркуляции в больших сосудах, так и способность легко деформи.

162: При прохождении через узкие капилляры, но для того, чтобы все это работало, нам нужно, чтобы объём эритроцита оставался неким постоянным, меньше максимального

163: От чего зависит объём эритроцита, можно ли взять налить туда какое-то количество раствора гемоглобина, соответствующее этой оболочке, чтобы был правильный объём и чтобы больше ничего не менял?

164: К сожалению, нет. К сожалению, оказывается, что ситуация такова, что мембрана любых клеток, фосфолипидная мембрана довольно высоко проницаема, как

165: Для воды, так и для многих метаболитов, а это приводит к тому, что соотношение суммарной концентрации веществ, которые через мембрану не проходят снаружи.

166: Внутри должно быть одинаковым, либо если внутри больше всего чего-то.

167: То внутри возникнет осматическое давление, это давление будет стараться раздуть клетку и, если посмотреть внимательно, посчитать самые разные вещества, которые внутри.

168: Клетки есть клетка хочет их иметь и поддерживать их всегда внутри, не выпуская наружу. Ну, тот же гемоглобин, в 1 очередь его 98%. Так вот, его концентрация 5.

169: Миллимоль, значит, 5 миллимолей этого будет только за счёт Белков. Метаболиты разные заряженные, которые через мембрану не проходят ещё 25 миллимолей. И это все вещества, которые

170: Мы не хотим, чтобы проходили через мембрану, а снаружи клетки есть йоны, ну, скажем, морская вода, в основном соль 145 150 миллимолей натрия.

171: Примерно 5 миллимолей калия и куча всяких других магний кальций.

172: Все что угодно, но уже в гораздо Меньших концентрациях. То есть самая большая концентрация это поваренной соли натрий хлор. Ну и состав плазмы крови очень похож на состав морской воды, как мы.

173: Все знаем. И, стало быть, мы можем отталкиваться вот от того, что в этом растворе можем забыть о том, что там есть ещё какие-то белки, метаболиты, они все есть, и они немножко влияют на это.

174: Соотношение, объём внутренней и внешней концентрации. Но в целом все равно главная вещь примерно остаётся такой, как мы здесь видим, примерно 30 миллимолей веществ, которые

175: Эритроциты нужны, они внутри есть, а снаружи их нету, и поэтому вещества, которые могут быть внутри, должны в какой-то своей части быть на 3.

176: 30 миллимолей меньше, чем снаружи, если мы сделаем содержимое эритроцита такое же, как

177: Морская вода. Ну то есть все те же концентрации, то у нас будет избыток 30 миллимолей. Надо что-то уменьшать. Ну, очевидно, что надо уменьшать. У нас очень много натрия. А давайте мы его

178: Выкачаем 30 миллимолей натрия, выбросим наружу и все будет хорошо. Мы как раз скомпенсируем вот этот избыток и объём будет у нас правильный. Какой правильный? Будем разбираться?

179: Пока, значит, надо придумать механизм, который позволит уменьшать концентрацию натрия внутри. Ну, механизм понятен, нужен насос, насос, который выкачивает натрий из клетки.

180: Наружу. И мы знаем о таком насосе. Он называется натрий калиевый насос, он выкачивает из клетки натрий и почему-то возвращает назад калий. Загадочная вещь. Зачем ему возвращать внутрь?

181: Калий, когда, вообще то говоря, из соображений осмоса перенести наружу 1 или 2 jon натрия и взамен принести 1 или 2 jon калия это Ровно ничего не помен.

182: С точки зрения осмоса ничего не изменится, калия от натрия неотличим осмотически, поэтому зачем устраивать такой перенос непонятно, мы все хорошо знаем соотношение 3.

183: Натрия наружу 2 иона калия внутрь. То есть, по сути эта молекула переносит 1 Ион натрия наружу на в ответ на расщепление 1 молекулы от ну ладно, какие-то

184: Там заморочки с тем, что он почему-то качает и натрий, и натрий, и натрий, и калий. Ну, 1 то Ион натрия, он лишний выносит этот насос, и стало быть, он, может быть, позволяет иметь

185: Нужный объём и как-то этот объём регулировать. Ну вот давайте попробуем разобраться а что у нас, собственно говоря, может быть в системе в

186: Который есть ионы, натрия, йоны, калия есть.

187: Внутриклеточные, не проницающие молекулы, то есть астматически активные молекулы, есть мембрана на этой мембране может образовываться разность потенциалов, заряд и так далее.

188: Попробуем построить простенькую модельку этого дела. 1 требование, которое нам диктует, то, что это жидкость, это электронейтральность в любом малом объёме этой жидкости, если её взять

189: Мы должны бы видеть баланс, количество положительных зарядов, равно количеству отрицательных. Как только это нарушается, лишние заряды уйдут куда-нибудь в сторону. Единственное место, где они могут.

190: Скапливаться это мембрана. А если посчитать по количеству, то-то количество зарядов, которые мы можем собрать на мембране, создав разность потенциалов, оно так

191: Ничтожно мало, что мы можем считать для всего объёма эритроцита и внутри, и снаружи, что строго выполняется равенство калий плюс натрий, плюс анионы, то есть.

192: Минус анионы плюс вот эти непроникающие молекулы, они ведь тоже как-то заряжены, вот пусть их общая концентрация дабл ю и заряд z мы теоре.

193: Здесь должны написать большую сумму из множества разных дабл ю и z итых, но для простоты в самой простой модели мы можем предположить, что они все одинаковые, все одинаково.

194: Заряжены небольшим отрицательным зарядом, как это в среднем показывают измерения, и суммарная их концентрация порядка 30 миллимоль.

195: 2 уравнение, которое тоже можно считать быстро достигающимся, то есть избежать

196: Рассмотрение динамики это осматическое равновесие мембраны эритроцита довольно легко гнётся, и поэтому он очень быстро достигает осматического баланса между внутри и

197: Внеклеточной средой, часто эритроцит даже называют идеальным. Осмометр м, то есть он как бы своим объёмом отслеживает изменение осмотичности окружающей среды. Ну, в это уравнение входит концентрация натрия.

198: Плюс калия, плюс анионов, плюс непроницаемых молекул внутри клетки и снаружи, снаружи нет этих самых йонов, которые создают осматическое давление внутри.

199: Ну, грубо говоря, это раствор натрий хлор, анион это хлор или сумма хлора и бикарбоната, и обозначим эту величину. 2 эль.

200: Поскольку грубо, это 150 миллимолей натрий хлор, 150 миллимолей натрия + 150 миллимолей хлора, это даёт 300 миллиом. Вот это самое 2 эль отсюда и берётся, что

201: Было 150. Теперь из за того, что внутри снаружи разные концентрации разных заряженных молекул, у нас неизбежно на мембране будут собираться какие-то

202: Ряды каких-то зарядов будет больше на внутренней стороне каких-то на внешней и на мембране возникнет разность потенциалов. Самое простейшее описание этой разности потенциалов пред

203: Жил Гольман в своё время, это приближение постоянного поля, он проигнорировал все особенности пограничных слоёв, которые там возникают, все барьеры, все хитрые вещи.

204: И просто решил, что у нас есть какое-то количество зарядов. С 1 стороны какое-то количество зарядов, с другой стороны и внутри мембраны существует градиент поля, то есть разность потенциалов просто

205: Линейно меняется от 1 до другой.

206: Это приближение удивительным образом довольно хорошо работает для эритроцитов, для всех йонов, которые мы будем рассматривать и для натрия, и для калия, и для хлора.

207: И формула, которую получает Гольдман в приближении постоянного поля, выглядит следующим образом, но она очевидна скорость изменения

208: Концентрации любого вещества и умноженного на объём, то есть количество этих самых молекул, которые меняются в единицу времени, равно

209: Току этого вещества либо внутрь, либо наружу. И поэтому производная от концентрации, умноженной на объём, равна потоку. Ну, здесь введена некая нормировка, чтобы объём

210: Чтобы избавиться от размерности, связанной с объёмом, мы возьмём и будем нормировать.

211: Объём на некое нулевое значение объёма, на то значение объёма, которое эта клетка имеет как бы в здоровом состоянии, без всяких воздействий у нормального здорового человека.

212: Так вот, формула гольмана состоит в том, что именно поток вещества через мембрану определяется следующим образом это произведение некой проницаемости, то есть того, насколько легко эти

213: Могут проходить через мембрану.

214: Умноженное на значит н это валентность фи, это разность потенциалов, о которой мы только что с вами говорили. Ф число фарадея. Ну р т. Это газовая постоянная.

215: Температура, и все это умножается на разность концентраций снаружи и внутри, поправленную опять-таки на зарядовый член, на экспоненту с этим самым зарядом.

216: В числителе это относительно простая формула, но она как бы сразу в себе содержит некоторую загадку, если мы предположим, что концентрация тьфу ты, извините.

217: Разность потенциалов фи на мембране равна нулю. То есть никакой разности потенциалов нету, то поток у нас через мембрану должен был бы определяться только разностью концентрации внутри и снаружи по

218: Закону фика там бы шла эта самая диффузия или перенос до тех пор, пока концентрации бы не сравнялись. А что мы видим в этой формуле? В ней присутствует особенность, когда фи равно

219: Нулю, и числитель, и знаменатель равны нулю, то есть есть неопределённость. Впрочем, если вы все ещё помните матанализ 1 курса, то по правилу лапиталя мы можем раскрыть эту неопределённость и показать, что это

220: Единичка, то есть на самом деле никакой неопределённости здесь нет, и действительно, эта формула при фи равном нулю, просто даёт некую проницаемость мембраны для йонов, помноженную на разность концентрации внутри.

221: Вот такая простенькая формула позволяет нам ввести потенциал на мембране, то есть разность потенциалов на мембране и потоки веществ внутрь и наружу.

222: Ну, если мы подставим в эту формулу.

223: Анионы, будем считать, допустим, что у нас все определяется только хлором или только аш цо 3 минус, то для аниона, для отрицательно заряженного, одновалентного йона мы получим формулу

224: Которая здесь выписана.

225: А для натрия калия из за того, что у нас есть насос натрий калия, в этой фаза нам приходится к пассивному потоку, определяемому формулой гольмана, добавить ещё поток за счёт на.

226: Кто фазы вот он здесь добавлен со знаком минус к натрию н. Йонов натрия выносится со скоростью расщепления атф, поэтому n умноженное на в маленькая это для на.

227: А для калия другой знак, поскольку калий заходит внутрь клетки и другой коэффициент, но умноженный на ту же самую скорость, поскольку 1 насос качает все и туда, и сюда таким.

228: Образом у нас получилось сколько-то уравнений, сколько хватает ли нам уравнений, сколько у нас переменных, сколько у нас уравнений. Давайте считать, у нас переменная это

229: Да, будем считать, что внеклеточные концентрации постоянные и вообще не меняются для простоты. Значит, какие у нас есть переменные концентрация натрия, концентрация калия, концентрация хлора, ну или вообще аниона какого?

230: Нибудь разность потенциалов на мембране это 4 и 5 переменная, это объём. Он тоже может меняться. Если меняется объём, будут меняться концентрации внутри.

231: Клетки и, соответственно, меняться потоки. Итого у нас должно быть 5 уравнений, но у нас 5 уравнений и получилось уравнение на натрий na калий. Вот они здесь выписаны. Перед этим было уравнение

232: Для неона и 2 уравнения электронейтральности астматического баланса очень хорошо из этих уравнений мы можем все рассчитать, и нам ещё помогает в случае с эритроцитом 1 особенность.

233: Вот эти вот белочки, так называемые белки, полосы 3, которых очень много и которые являются якорями для спектрина и вообще эритроцитарного цитоскелет.

234: Это они же являются высокопроводящими селективными каналами для анионов. Через них очень хорошо проходит хлор и аш цо 3, и это значит, что проницаемость для

235: Хлора намного превышает проницаемости для натрия и калия, а в этом случае, использовав теорему Тихонова, которую вы наверняка уже благополучно забыли, мы можем показать, что

236: То уравнение для аниона, ну, в данном случае для хлора будет быстро достигать своего стационарного состояния. И в этом случае, значит, у нас все это выражение должно обраща

237: В 0, но мы видим, что формулка то очень простая. В 0 может обратиться только внутри. Содержимое внутри скобок это то, что внизу написано

238: Это означает, что из за того, что проницаемость мембраны очень высока, отношение внеклеточной концентрации к внутриклеточной концентрации хлора, например, или аш цо 3 оно.

239: Будет равно е в степени минус фи на число фарадея на рт, то есть будет определяться только разностью потенциалов. И отсюда возникает такая вот

240: Ну.

241: Скажем так.

242: Некоторая лабораторная небрежность в разговорах людей, которые этими вещами занимаются, которая для малограмотных людей превратилась просто в ошибочное утверждение, я во многих русских учебниках встречал.

243: Очень часто, глядя на эту формулу, говорят потенциал на мембране эритроцита хлорный, то есть потенциал определяется разностью концентраций.

244: Хлора внутри и снаружи, ничего подобного, прямо наоборот, это разность концентрации хлора внутри и снаружи, а точнее, концентрация хлора определяется разностью потенциала.

245: А эта разность потенциалов определяется другими йонами, но никак не теми, которые через мембрану свободно проходят, свободно и быстро проходят, поэтому эта формула утверждает только.

246: Только 1 что если вы измерите концентрации хлора внутри и снаружи, то вы сможете пересчитать их в разность потенциалов на мембране, и разность потенциалов определяет это соотношение, но никак.

247: Не наоборот. Вы можете добавлять хлор или убавлять хлор или анионы какие-то другие, и вы никак не повлияете на заряд до тех пор, пока выполняется вот написанное красным верхнее соотношение, что

248: Проницаемость для хлора много больше, чем для натрия калия.

249: Из тех уравнений, которые приведены, мы можем соответствующими, очень несложными заменами прийти к уравнению, описывающему изменение объёма в этой клетке. Это то, что нас интере,

250: То есть посмотреть, а как у нас будет меняться объём клетки в зависимости от каких-то параметров, от н, от, к, от скорости работы натрия калитой фазы.

251: И от того, как эта скорость зависит от концентрации этих самых разных.

252: Величин концентрации натрия в клетке ещё каких-то. Ну вот внизу приведена самая простая формула, которая более менее соответствует тому, что мы наблюдаем в эксперименте, а именно, значит, натрий-ка

253: Фаза имеет свою какую-то активность альфа и скорость этой натрий калий фаза пропорциональна внутриклеточной концентрации натрия и пропорционально концентрации.

254: Атф но зависимость от концентрации атф как от субстрата сделана михайлиса, то есть она не просто пропорциональна концентрации атф, но в знаменателе есть ещё константа михайлиса, то есть, в общем,

255: Это простейшая формула, которая зависит от 2 величин, от концентрации атф н неизбежно а куда денешься это насос и от концентрации натрия, которая

256: Ну, понятно, что должна на все влиять. На самом деле, на скорость работы этого насоса влияет и концентрация калия внутри, и концентрация калия снаружи, концентрация натрия снаружи, но они

257: И влияют существенно меньше. Больше того, поскольку мы считаем, что концентрации натрия калия снаружи постоянны, никак не входят в уравнение, то даже если бы они сильно влияли, они нам

258: Неважно. Они войдут в константу альфа концентрация калия внутри несколько более сложная вещь, но, в общем, эксперимент показывает, что в 1 приближении мы и о ней тоже можем забыть и оставить 1 единственную. Зависи.

259: От натрия после всего этого мы определили полностью нашу модель и можем рассчитать, как ведёт себя объём, но не только объём, но и все концентрации всех Ионов.

260: Потенциала на мембране в зависимости от проницаемости мембраны.

261: На этом рисунке показано, как зависит объём в нормализованном виде, но делим все на физиологическое значение от проницаемости мембраны.

262: И что здесь нарисовано? Проницаемости нормированы и нормальное значение это единичка по всем 3 осям. Вот она нарисована здесь, эта точка и

263: Расчет показывает, что мы легко можем прийти в эту точку, задавшись некой скоростью работы натрий калиевой атфазы в предположении, что концентрация атф у нас постоянна она вот есть атф.

264: Сколько-то, сколько надо мы его используем и имеем вот такую зависимость.

265: Нкк н. Это число Ионов натрия, переносимых насосом к это число Ионов калия, оно зафиксировано и является, эти обе величины постоянны.

266: И мы видим, что зависимость объёма от проницаемости мембраны имеет такой вот вид такой вот изогнутой поверхности, на которой мы видим следующую вещь, если мы меня

267: Проницаемость для натрия, то есть движемся по оси x, то мы видим, что объём очень быстро растёт, ну и эритроцит очень быстро лопнет, то есть, если мы делаем большую дырку для эритроцитов.

268: Для натрия то клетка раздувается и лопается. Если мы делаем дырку для калия, просто избирательную дырку для калия, то вы посмотрите на этой поверхности, какое это движение это движение.

269: Вниз объём эритроцита будет резко уменьшаться при изменении проницаемости для калия. А если они одновременно меняются? И если предположить, что их изменение

270: Примерно одинаково. То есть появляется в мембране некая неспецифическая дырка, через которую одинаково хорошо проходит и натрий, и калий, то оказывается, что мы будем двигаться.

271: По примерно по уровню, то есть объём почти не будет меняться. Ну то есть будет меняться очень слабо. Если мы будем менять отношение н, к к, то есть 3 к 2, то это приводит в

272: К общему вращению этой поверхности вокруг оси z и тем самым она меняет этот вектор изменения объёма в ответ на изменение проницаемости.

273: И тогда, допустим, одинаковое изменение проницаемости для натрия калия может приводить как к тому, что объём будет несколько расти, так и тому, что он может несколько меняться. Это если мы изменим соотноше.

274: Оно, то есть придумываем этой фазу, которая работает по другому. Итак, из этой картинки мы видим, что натрий калиевый насос эволюции оптимизирован для того, чтобы

275: Объём клетки менялся меньше всего при изменении проницаемости мембраны, сбалансированном одновременном и для натрия, и для калия, то есть если дырка

276: Если клетка дырявится в результате каких-то взаимодействий.

277: Не, не селективным образом, то тогда такая натрий, калиевая фаза очень хорошо работает.

278: Встаёт вопрос, а как себя ведёт эта система в случае, если у нас меняется что-нибудь другое? Ну, например, суммарное количество?

279: Йонов снаружи натрий плюс калий или просто натрий. Ну, в общем, вот осмотичность окружающей эритроцит среды меняется, что будет с этой картинкой, а ничего не будет.

280: Эритроцит не защищён от этих изменений, объём будет увеличиваться пропорционально уменьшению осмотичности, то есть просто пропорционально астматическому давлению. Эритроцит н.

281: Не защищён от изменения астматично t, он не защищён от каких-то других изменений, то есть параметры, которые отрабатывает клетка, на которые она реаги.

282: Это не любые параметры клетки, по каким-то параметрам она не работает. Например, эта самая натрий калиевая фаза совершенно не защищает эритроцит от изменения астматично сти она

283: Защищает эритроцит только от изменения проницаемости мембраны. Если мембрана по каким-то причинам дырявится, вот тогда эта система защищает. Ну если просто осмос наружу поменялся эритроцит,

284: За милую душу. Из этого сразу видно, что в организме это же клетка, принадлежащая многоклеточному организму, разные системы отвечают за разные вещи.

285: Осмотичность крови поддерживается постоянно с высокой точностью за счёт работы почек, и в этой ситуации эритроциту не нужны дополнительные системы защиты.

286: От осмотичности эта величина мало меняется, но уж если она меняться начинает сильно, то в организме гораздо раньше страдают другие клетки, чем эти, а вот то, что мембрана эритроцитов

287: Может дырявиться. Оказывается, это очень важно и связано это с окислительным стрессом, от которого никакие другие клетки защитить не могут. Мы наши. Каждый тип наших клеток должен сам защищаться от этого.

288: Безобразия. Ну, об окислительном стрессе и причинах, приводящих к повреждению мембран. Мы ещё поговорим в будущем. А пока видно, что устройство, которое мы

289: Придумали, защищает клетку от изменений проницаемости мембраны и или от изменения активности ферментов. Здесь это не нарисовано, но потом мы к этому придём и поговорим.

290: Вот теперь как нам охарактеризовать изменение объёма при изменении каких-нибудь параметров? Ну, лучше всего ввести

291: Логарифмическую, производную, как мы говорили, когда обсуждали системно биологический подход и в данном случае коэффициент стабилизации разумно.

292: Считать, что это изменение дв по дп, нормированное на отношение в нулевое к п нулевое, но только в обратную сторону, потому что чем

293: Меньше дв пдп, тем лучше стабилизация, чем меньше меняется объём в ответ на это изменение, тем лучше стабилизация, ну и коэффициент стабилизации логично выбрать определение коэффициента стабилизации.

294: Так, чтобы оно росло с увеличением качества стабилизации, то есть с уменьшением этого изменения. Вот если ввести такую характеристику, то мы её сможем определять, если

295: Знаем зависимости от интересующих нас параметров. Ну, в данном случае, например, для зависимость от проницаемости мембраны, или неспецифическую, или какую-то специфическую

296: Кроме этого, ещё у нас появляется смысл ввести динамический диапазон стабилизации, то есть тот диапазон, в котором

297: Изменение проницаемости оставляет эритроцит в диапазоне, в котором он ещё не лопается, то есть объём остаётся в пределах от единички, но на самом деле можно взять поменьше.

298: Скажем, 0 8 и до полутора. После этого эритроцит лопнет вот в этом диапазоне и должны меняться эти проницаемости. Чем больше это отношение, чем больше это самое

299: Динамический диапазон, тем лучше, тем более стабилен эритроцит. Давайте посмотрим на то, как выглядят эти картинки. Ну, в данном случае 1 недостаток, за который я хочу сразу извиниться.

300: По оси абсцисс нарисовано изменение проницаемости мембраны, но я его раньше обозначал п. А здесь оно обозначено как жи, и это не специфическое изменение проницаемости, это не изменение.

301: Проницаемости отдельно для натрия или отдельно для калия, а это просто синхронное изменение проницаемостей каждой н в энное число раз. Вот, например, двойка означает

302: Что и для натрия, и для калия проницаемость увеличилась вдвое, а по оси Ординат нарисовано изменение объёма, тоже нормированное на физиологическое.

303: Мы видим, что натрий, калиевая той фаза даёт вот эту зелёную кривую, которая логична и понятна с увеличением проницаемости мембраны у нас объём растёт, ну и

304: Диапазоне до полутора, как мы писали, от единицы до полутора динамический диапазон, он нам говорит, что

305: Значит, это диапазон изменений примерно там до 3 3 с половиной. Если бы у нас насос качал не натрий в обмен на калий, а только качал бы натрий, что, казалось бы,

306: Вот разумно. 1 вопрос, который возникает, когда знакомишься с натрий калиевой этой фазой, это вопрос о том, зачем она качает калий внутрь. Оказывается, это улучшает стабилизацию объёма и

307: Улучшает сильно в 3, примерно раза, 2 с половиной, в 3 раза. Вы видите, это красная кривая, когда никакой калий не качаем, только натрий. А если мы обмениваем натрий на

308: То все гораздо лучше, и коэффициент стабилизации лучше, и, главное, сильно улучшается ситуация с динамическим диапазоном.

309: Выводы, которые мы из этого извлекаем, это то, что осморегуляция в эритроците обеспечивается онным гомеостазом, то есть стабилиза.

310: Концентрации Ионов внутри эритроцита что эти йоны главные 2 натрий и калий и что натрий калиевая насос именно лучше, чем просто.

311: Натриевый насос и поэтому лучше вовлекать в это дело 2 градиента йонов, чем 1. Так, значит, давайте попытаемся понять, почему сейчас я найду какую-нибудь

312: Картинку, на которой это видно. Вот смотрите, значит, если предположить, что насос выкачивает натрий изнутри наружу, мы с вами видели, что внутри

313: Избыток излишек веществ, которые обеспечивают астматическое давление, 30 миллимоль и достаточно натрий Калиева натрия этой фазе выкачать изнутри наружу 30 миллимолей натрия.

314: Как нужный баланс будет достигнут, но этот баланс будет определяться слабой. Разность разностью концентрации натрия внутри 120, а снаружи 150, и поэтому изменение вот этих

315: Концентрация внутренних 120 плюс минус сколько-то там будет слабо влиять на скорость насоса, ну, пропорционально этому изменению. А для того, чтобы натрий сильнее влиял на скот,

316: Работы насоса хорошо бы, чтобы концентрация натрия была не 120, а, например, 10, как оно и есть на самом деле в природе, тогда реакция натрия калия той фазы на измене.

317: Концентрация натрия внутри клетки будет гораздо более резкой ну, понятно, что-то же самое количество Ионов натрия, занесённое на уровне внутриклеточного натрия, 10 миллимоль или 120.

318: Приведёт к почти десятикратной разнице в работе насоса стало быть, надо иметь внутри клетки низкую концентрацию натрия для того, чтобы обеспечить стабилиз.

319: Объём не сам по себе объём, а его независимость от

320: Грубо говоря, степени продырявленной и мембраны, но мы не можем сделать очень низкую концентрацию натрия, потому что это по осмосу не в ту сторону эритроцит начнёт резко сжиматься.

321: Значит, чтоб сохранить осмос, нам надо внутрь вернуть часть другими йонами. Вот это и делает калий. Как раз внося внутрь калий, мы обеспечиваем то, что суммарная разница. Натри.

322: Плюс калий внутри на 30, на 30 миллимолей меньше, чем снаружи, и это то, что надо, а при этом концентрация натрия в 10 раз меньше из этого видно, что как раз

323: Натрий калиевая фаза придумана такой вот именно натрий калиевой для того, чтобы обеспечить хорошую, ну, относительно хорошую стабилизацию объёма.

324: Это, кстати, почти никто в мире не знает странным образом почему-то, каких только объяснений не придумывают тому, что насос качает натрий в обмен на калий, а вот такую простую вещь, которая следует.

325: Из физиологии этой клетки и задачи стабилизации объёма она остаётся где-то за бортом, но если мы сравним полученную зелёную картинку с тем, что реально наблюдается в эритроцитах,

326: У меня, к сожалению, нет этой зависимости, но, по косвенным данным, мы знаем, что эритроцит выдерживает почти, ну, 6 семикратные изменения объёма почти не меняя.

327: То есть не объём, а проницаемости мембраны. То есть можно в 6 7 раз продырявить мембрану эритроцита, а объём эритроцита практически не изменится. Он не то что не достигнет полутора, он почти не изменится, но

328: Мы видим, что наша модель, которую мы так вот тщательно строили, не даёт такого поведения. Может мы что-то с параметрами напутали или что-то не то сделали? Ну довольно тщательный анализ.

329: Все, что можно, покрутили, и получается, что нет, нельзя натрий калиевая этой фаза не может обеспечить ту-то качество стабилизации объёма, которое известно.

330: Для реальных эритроцитов человека, в чем дело, оказывается, есть ещё 1 механизм, обеспечивающий, влияющий на стабилизацию объёма, и связан он

331: С простой вещи, как мы с вами видели, рассматривая вот эту поверхность изменения натрий калиевого. Если мы избирательно меняем проницаемость мембраны для калия, только для калия, то у нас

332: Объём уменьшается. Ну это просто и понятно. Внутри полно калия, он лишний, он, он нужен, чтобы обеспечить астматический баланс, но он, вообще то говоря, сам по себе не нужен. И если мы

333: Делаем в мембране избирательно дырку для калия в ситуации, когда объём эритроцита неправильным образом возрастёт.

334: То объём немедленно уменьшится, калий выйдет и объём уменьшится. То есть мы можем устроить стабилизацию объёма, сильно лучшую за счёт пассивного выноса калия Нару.

335: Через высокоспецифический канал этот канал должен пропускать калий и не пропускать натрий, тогда он может выполнять свою функцию, но к этому, к этой дополнительной

336: Регуляция, которая возникла, ну, в каком-то смысле случайно, из за того, что хотелось иметь как можно лучшую стабилизацию по натрию и компенсационно втащили внутрь калия.

337: Мы получили способ ещё 1 изменения, он объёма это за счёт специальных каналов, селективных для калия, но для того, чтобы мы

338: Могли использовать этот потенциал, возникший в этой клетке. Нам нужен датчик, который будет показывать дырявость мембран. Не разность асматических давлений. Мы видели.

339: То эритроцит не умеет на это реагировать у него нет защиты от osmos, а он реагирует на изменение дырявости мембраны, причём неспецифическое изменение.

340: Дырявости. Ну тогда нужно взять какую-нибудь молекулу, которая через те же дырки хорошо проходит, и сделать градиент этой молекулы между внутри и вне

341: Клеточным содержимым и в качестве такой молекулы, а это вовсе не молекула, а jon был взят кальций, кальций, сигнальная молекула для очень многих клеток, для самых разных задач, и здесь он тоже.

342: Выполняет сигнальную функцию, как он это делает. В мембране есть ещё 1 насос кальциевая фаза, которая выкачивает кальций из клетки наружу. Этот насос обеспечи.

343: Высокую разность концентрации кальция снаружи кальция 2 миллимоль вот справа это нарисовано, а внутри кальция 10 minutes 4 миллимоль на 4, порядка меньше и.

344: При этом концентрация 10 минус 4 миллимоль, она ещё, соответственно, почти на 5 порядков меньше, чем концентрация натрия, которая была главным датчиком изменения вот этой самой дырки.

345: А теперь, кальций, прекрасно эту дырку чувствует дырка неспецифическая, она получается в результате каких-то химических воздействий на мембрану. Мы об этом ещё будем говорить.

346: И через неё проходят все 3 йона натрий, калий, кальций.

347: Но изменения концентрации кальция будут гораздо более резкими, чем изменения концентрации натрия или калия. Ну, потому что его очень мало. Ну, зайдёт одинаковое количество молекул, например, 10 штук, натрия 10 штук, калия 10 штук.

348: Кальция концентрация натрия изменится мало, калия ещё меньше, поскольку его навалом, а концентрация кальция, может быть, подпрыгнет аж в 10 раз от такого мизерного количества Ионов.

349: И это очень хороший датчик. Изменения проницаемости мембраны можно использовать, и он используется в клетках, в эритроцитах для управления заслонкой, которая

350: Открывает калиевые каналы в клетке есть калиевые каналы, избирательные для калия и кальций, активируемые, поэтому они называются кальцийзависимые или кальций, активируемые калиевые каналы.

351: И вот если мы в model уже понятным образом, как написать уравнение, как все посчитать, понятно. Введём кальций. Вот здесь дана картинка калий специфического канала. Ну в общем.

352: Типичный достаточно канал, но в нём создана избирательность, натрий не проходит, нет времени на нём останавливаться, вот так выглядит насос, который выкачивает он.

353: Мы про насосы много говорили, не будем тоже на них задерживаться. И вот перейдём к тому, что получится в модели, если мы туда введём ещё 1 уровень регуляции, Каль.

354: Активируемые калиевые каналы. Вы видите, что картинка здорово улучшилась. Ну, во первых, объём теперь меняется очень мало, и он даже меняется немножко в другую сторону сначала, а потом

355: Начинает опять возрастать до шестёрки семёрки. Изменения проницаемости мембраны он меняется не больше, чем там, на 20%.

356: Замечательно. Вот все вместе, все эти 3 механизма натриевый насос, натрий калиевый на самом деле насос, появление калия и возможность управляемого.

357: Выбрасывать этот калий наружу обеспечивают довольно высокую степень стабилизации объёма эритроцита для 1 очень важного параметра, как

358: Потом мы поймём, что это очень важный параметр для неспецифического изменения проницаемости мембраны. Ну давайте на этом остановимся по этой лекции, по счастью, когда-то

359: Много лет тому назад мне удалось написать, собраться и написать популярную статью вот она здесь изложена, её можно найти на моём сайте полный текст и тот, кто захочет поподробнее разобраться.

360: В уравнениях или в графиках, которые здесь получаются. Пожалуйста, забирайтесь на этот сайт, смотрите эту статью и читайте на этом. Спасибо за