Архив публикаций

Тезисы

XVII-ая конференция

Иерархическое моделирование процесса переноса ионов в нейроне

Сутормина М.И., Мелких А.В.

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, marie-ya@mail.ru

Электрические свойства нейронов различных организмов, находящихся в покое (при отсутствии нервного импульса) во многом схожи. Основное отличие состоит в том, что внешняя среда нейронов может отличаться по своему составу. Важными являются два случая: нейроны млекопитающих и нейроны морских организмов (например, хорошо изученный нейрон кальмара). Во втором случае состав окружающей нейрон жидкости близок к составу морской воды, в которой существенно больше ионов натрия, хлора и магния, чем в крови млекопитающих.

На основе предложенной ранее модели активного транспорта ионов [1,2] построены модели транспорта ионов в нейронах различных организмов. Для моделирования транспорта ионов (кроме иона калия) использован иерархический алгоритм моделирования «один ион – одна система транспорта». Предположение о равенстве давлений внутри и вне клетки использовано как дополнительное условие для моделирования двух систем транспорта ионов калия.

Полученная система уравнений позволила рассчитать независимо концентрации основных ионов (натрия, калия, кальция, хлора, бикарбоната) внутри клетки и потенциал покоя на мембране нейрона:

, (1)

где - мембранный потенциал покоя; no – внеклеточные концентрации соответствующих ионов; – разность химических потенциалов для неравновесной системы АТФ-АДФ; – эффективная калиевая ЭДС, учитывающая суммарное действие калиевых насосов.

Полученные аналитическим методом результаты хорошо согласуются с экспериментальными величинами и позволяют предсказывать поведение клетки при изменении внешних параметров среды.

• открыть в PDF формате