Влияние малых значений рН на скорость изменения потенциала и водного потока эритроцита

Учебные материалы по биологии / Моделирование биохимических и генетических процессов в клетке / Влияние малых значений рН на скорость изменения потенциала и водного потока эритроцита

Водородный показатель pH широко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных биологических сред.

Кислотность реакционной среды особое значение имеет для биохимических реакций, протекающих в живых системах. Концентрация в растворе ионов водорода оказывает влияние на физико-химические свойства и биологическую активность белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного гомеостаза является важной задачей[11].

Очень малые значения рН (0,3 - 0,9) (рис. 1) оказывают значительное влияние на проницаемости каналов для основных проникающих ионов [12]. В очень кислых растворах [H+] > 10−7, то есть концентрация ионов водорода в окружающей эритроцит среде настолько велика, что в течении первых 10 мсек происходит резкий скачок потенциала клетки и его скорости из-за нарушения осмотического баланса, а также замедление скорости водного потока в клетку [13]. Результаты эксперимента подтверждают гибель эритроцита (рис. 2), т.к. показатели всех параметров клетки стремятся к нулю. Одновременно с этим наблюдается рост данных показателей в окружающей эритроцит среде. Это свидетельствует о разрыве клеточной мембраны и выходе всех структурных компонентов эритроцита в окружающую среду [14].

Скорость водного потока в клетку в течении первых 5 мсек претерпевает замедление (график 40). Это обуславливается нарастанием скорости потенциала приблизительно за такой же период времени (график 38). После достижения величиной водного потока критической отметки следует предположить, что происходит разрыв мембраны эритроцита, что обуславливается резким снижением величины потенциала клетки, величины внутриклеточного водного потока, а также величин скорости изменения потенциала и водного потока [15].

Разработанная модель моделирует гемоглобин эритроцита как статическую структуру, то есть не предусматривает его выход из клетки за исключением гемолиза эритроцита [16] , [17], [18]. Однако состояние внутриклеточной конформации гемоглобина отслеживается с помощью коэффициента сжимаемости. Скорость гибели эритроцита согласуется со скоростью изменения коэффициента сжимаемости клетки (график 42). Достижение данным коэффициентом значения равного нулю говорит о полном выходе гемоглобина из клетки [19].

Выводы

1. Изменение рН среды, окружающей эритроцит, в сторону увеличения ее (среды) кислотных свойств приводит к замедленному времени изменения основных параметров эритроцита. Изменение рН среды, окружающей эритроцит, в сторону увеличения ее (среды) щелочных свойств приводит к ускорению времени изменения основных параметров эритроцита, а, соответственно, и времени достижения клеткой стационарного состояния;

. Фиксация потенциала эритроцита обуславливает гемолиз клетки;

. Влияние малых значений рН на скорость изменения потенциала и водного потока эритроцита является разрушительным для клетки. В результате эксперимента произошли изменения показателей основных структурных элементов клетки, которые (показатели) являются характерными для гемолиза эритроцита.