Фізіологія клітини. Продовження.

клетка

У певних умов вплив одної клітини на іншу виявляється в тому, що в ній виникає не нервовий імпульс, а якийсь інший стан, який, навпаки, ускладнює появу імпульсу, робить клітину мало сприйнятливою до збудливих впливів. У таких випадках ми говоримо, що в нервовій клітині відбувається гальмування.

Здатність мозку не тільки збуджуватися, але і переходити в стан гальмування була відкрита ще великим фізіологом І. М. Сеченовим. Природа гальмування довго була предметом суперечок вчених, і лише проникнення в клітину за допомогою мікроелектрода абсолютно точно показало, що гальмування також пов’язане зі зміною величини електричного заряду на її поверхні.

Якщо клітина знаходиться в стані гальмування, то заряд на її поверхні збільшується. У природних умовах до збільшення електричного заряду і до гальмування призводить діяльність «синалтичних гудзичків», прилеглих до клітинної поверхні. Той же ефект можна викликати, якщо пропускати через введений в клітину мікроелектрод електричний струм в такому напрямку, щоб він збільшував існуючий на клітинній поверхні електричний заряд.

Таким чином, впливаючи на клітину електричним струмом різного напрямку, експериментатор може за своїм бажанням викликати процеси, які відбуваються в умовах її природної діяльності.

Електричні потенціали клітинної поверхні – поки що найбільш доступний для вивчення прояв діяльності клітини. Але в основі їх створення і зміни лежить цілий ланцюг інших процесів.

Адже електричні заряди властиві саме живій клітині, вони зникають разом з її смертю. Для підтримки на своїй поверхні великої різниці потенціалів клітина витрачає енергію, яка виробляється в процесі її життєдіяльності.

Єдиним джерелом енергії в живій речовині є обмін речовин. Значить, в клітині існують механізми, здатні перетворювати енергію, звільнену при обміні речовин, в електричний заряд. З іншого боку, всяка зміна цього заряду під впливом зовнішнього впливу передається в глиб протоплазми і різко змінює її, переводячи з спокійного в збуджений або загальмований стан. Все це триває тисячні частки секунди, а потім діяльність тієї ж протоплазми ліквідує всякі зміни, відновлює на клітинній поверхні характерний для спокійного стану електричний заряд.

ЯК ПРОНИКНУТИ У ВНУТРІШНІ МЕХАНІЗМИ ДІЯЛЬНОСТІ КЛІТИНИ?

Безпосередньою основою створення в клітині електричних зарядів і їх зміни є іонні процеси. Адже основні неорганічні сполуки знаходяться в організмі у вигляді електрично заряджених частинок – іонів. Ці частинки дуже нерівномірно розподілені між протоплазмою і навколо клітинним середовищем. Одні з них посилено поглинаються оболонками клітини, інші, навпаки, виштовхуються. Це служить безпосередньою причиною створення постійної різниці електричних потенціалів. При переході клітини до порушеного або, навпаки, загальмованого стану виникають швидкі струми іонів через клітинну поверхню зовні всередину і зсередини назовні.

На основі змін електричних потенціалів можна виміряти струми іонів через клітинну поверхню. Для цього служать спеціальні радіотехнічні прилади, з’єднані з внутрішньоклітинним електродом. Разом з тим з’явилася можливість штучно змінювати ці струми. Адже електрод – це, по суті, мініатюрна піпетка.

Через отвір на кінчику електрода всередину клітини можна вводити розчин, і якщо цей розчин буде містити іони, що мають особливо важливе значення для створення і зміни електричних потенціалів, то таким чином можна буде змінювати струми іонів крізь клітинну поверхню. Виявляється, що при такому втручанні в клітинні процеси можна викликати в них найглибші зміни. Так, введення в клітину певних іонів різко відбивається на діяльності «синаптичних гудзичків». Їх дія, яка раніше збільшувала заряд клітинної поверхні і відповідно викликала гальмування, тепер починає знижувати цей заряд і порушувати клітину.

Звичайно, тонке електрофізіологічне дослідження – це лише один шлях, що відкриває погляду дослідника доступ всередину клітини. Але він особливо добре показує, які величезні можливості відкриваються зараз перед фізіологією. Ще 10-15 років тому ні про що подібне вчені не могли і мріяти. Не менш захоплюючі перспективи відкриває і використання електронної мікроскопії та гістохімії.

Безумовно, на шляху до детального вивчення життєдіяльності клітини ще багато труднощів. Поки що рано думати про застосування мікроелектродних методів для практичних цілей, наприклад, досліджень хворих людей. Вони служать в основному для теоретичних робіт. До того ж потрібно пам’ятати, що управляти клітиною – ще зовсім не означає управляти організмом. Діяльність мозку складається з процесів, що відбуваються одночасно в мільярдах клітин. Навіть якщо ми будемо у всіх подробицях знати, що відбувається в кожній з них, цього буде недостатньо. Необхідно зрозуміти, як відбувається їх об’єднання в складну систему з новими властивостями, яких не можна виявити в кожній окремій клітині.

Зараз електрофізіологи думають про те, щоб реєструвати електричні реакції відразу від декількох клітин і таким чином зіставляти їх діяльність. Так як такі процеси розвиваються за тисячні частки секунди, то, очевидно, що отримувану від клітин інформацію доведеться обробляти на швидкодіючих комп’ютерах. Але навіть це може виявитися недостатнім. У майбутньому знадобляться якісь нові методичні підходи, для того, щоб отримати можливість точно аналізувати діяльність цілих систем клітин. Але важливо те, що початок такому шляху дослідження вже покладено і наука рухається цим шляхом все швидше і швидше».

Автор: Г. Торжовський.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *