Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
диссертация мембраны.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
1.64 Mб
Скачать

3.4. Принцип получения вольтамперной характеристики ионного белкового канала, на основе используемого в работе подхода

Хорошо известно, что в тех случаях, когда речь идет об электрических цепях с подключенными в них устройствами, для характеристики отдельных элементов цепи принято использовать зависимости тока от подаваемого на клеммы напряжения. В' случае системы содержащей мембрану, разделяющую два несоприкасающихся раствора, вольтамперная характеристика может быть построена таким же способом. На помещенные в каждый из растворов электроды подается некоторое значение поляризующего электрического напряжения, которое заряжает мембрану определенным образом и далее в результате замыкания контура через раствор и мембрану можно измерить трансмембранный ток.

Данный способ оценки свойств биологических и искусственных мембран является весьма распространенным подходом для оценки их проводимости (сопротивления). Он также дает представления о возможных особенностях составляющих ее компонент.

Предложенный в данной работе алгоритм оценки перемещения ионов вблизи поверхности мембраны позволяет кроме проведения виртуального

эксперимента по фиксированию тока получать и вольтамперные характеристики моделируемого участка мембраны.

Допустим, что в исследуемые компартменты подана разность потенциалов . Это, по сути, есть определение и векторного потенциала поля

^внешнее - С учетом того, что может существовать и градиент концентрации ионов общая величина векторного потенциала поля определиться как

Ё =Ур + V Ё + Ё

суммарное / 1 зарядов / 1 зарядов внешнее вне внутри

Совершенно очевидно, что изменение потенциала, происходящее на мембране, в этой ситуации будет определяться как:

Ь, _

А (77 = \Ё с1г

т I суммарное

В случае если считать поле внутри канала постоянным, то данное выражение упрощается и принимает вид:

А <7? — ¡1-Ё

т суммарное

где Ь, - толщина моделируемого мембранного канала. Отметим, что если

Тй + V Ё

»

справедливо

И ИСТОЧНИК ИЛИ

/ 1 зарядов / 1 зарядов вне внутр

и

источники поля располагаются далеко от поверхности мембраны, то величину поля в канале можно считать постоянным.

Далее, после расчета значения разности потенциалов необходимо провести, описанное в разделе З.З., моделирование прохождения ионов через белковую пору. Полученное значение тока будет соответствовать точке на вольтамперной характеристике для данной модельной системы. Таким образом, с помощью предложенного подхода к описанию движения частиц у поверхности мембраны можно получить не только сами траектори

идвижения в выбранной области, но также и представить результаты вполне измеримые в реальном эксперименте, такие как ток и вольтамперная характеристика каналов. Необходимо отметить, что подобное соответствие реальному эксперименту может быть достигнуто путем создания независимого программного обеспечения, о чем подробно пойдет речь в Главе 4.

Для того чтобы результаты виртуального моделирования наилучшим образом описывали экспериментальные данные необходимо также описать и ту временную часть существования канала, когда он закрыт. Для этого следует представить правила перехода между указанными состояниями, причем так, чтобы данные правила можно было бы инкорпорировать в компьютерную программу. Этому вопросу будет посвящен следующий раздел.