Исследование влияния трансмембранного потенциала на свойства клеток Hela

1. Исследование влияния трансмембранного потенциала на свойства клеток Hela

Работу выполнил:
ученик 11а класса Блохин Никита
Научный руководитель:
К.ф.-м.н., с.н.с. Богданов Алексей Александрович

2. Структура доклада:

• Трансмембранный потенциал – что это?
• Описание модели
• Экспериментальное подтверждение модели
• Выводы

3.

Модель Армстронга

4.

• Поставленные Задачи:
• 1) Поиск альтернативного физико-математического описания,
позволяющего описывать динамический трансмембранный
потенциал.
• 2) исследование регуляции объема клетки.
• 3) Построение модели, описывающей зависимость между
изменениями объема и изменениями трансмембранного
потенциала

5.

Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца:
Уравнение изменения объема:
( ᵢ − ( ᵢ − ˳ ) ∗ ( 1 − ∗ ( 1 − ˳ ) ) )
˳
∆ = ˳ ∗ ( ¿ )
¿
−1

6.

Вводимые данные
K
K00
Na0
Cl0
Na
Ki 0
Nai
Cl0i
5,3
154,9
118,9
130,0
55,0
49,0
T
T
dt
cc
250
250
0,1
dt
0,1
p
p
Ki
Nai
Cli
На верхнем графике изображено
изменение относительного объема
клетки. На нижнем графике
представлено изменение
трансмембранного потенциала. Начиная
с 30с концентрация калия во внешней
среде увеличивалась на каждые 0.1с.
Как только клетка увеличилась в 1.8 раз,
концентрацию калия начали уменьшать
с той же скоростью.
H/м
0,06
0,06

7. Методы исследования:

1) Конфокальный микроскоп — оптический микроскоп,
ограничивающий поток фонового рассеянного света. Метод
конфокальной микроскопии позволяет добиться высокой
контрастности, что позволяет визуализировать не только
отдельные клетки, но и внутриклеточные структуры.
2) Проточная цитофлуорометрия – метод исследования,
заключающийся в поштучном анализе клеток на основе
данных флуоресценции и светорассеяния.

8.

В левой части рисунка представлена фотография клеток культуры Hela, выполненная на
конфокальном микроскопе. На центральной части рисунка представлена
флуоресцентное изображение красителя DiBAC4(3) накопившегося в клетках. В правой
части представлено наложение обоих оптических каналов.

9. Флуоресценция и Dibac4(3)

Флуоресценция - это явление,
заключающееся в поглощении фотона
веществом и последующем излучении части
полученной энергии в виде фотона с
характерной для этого вещества длиной
волны, большей, чем у поглощенного фотона.
Dibac4(3) - проникающий флуоресцентный
Краситель, представляющий из себя гидрофобный
анион.

10.

Результаты эксперимента:
На рисунках
последовательн
о представлены
флуоресцентные
изображения
красителя
DiBAC4(3)
накопившегося в
клетках при
концентрациях
KCl 4, 10, 20, 40,
60 и 80 мМ
соответственно.

11.

140
120
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
На графике сверху данные полученные из эксперимента
проводимого на цитофлуорометре. На графике снизу
изображены данные, полученные с конфокального микроскопа.
Результат коррелирует с данными теоретического эксперимента
изображенными на рисунке справа.

12. Выводы:

• Эксперимент показал, что действительно уравнение ГольдманаХоджкина-Катца при малом изменении параметров может
работать, как динамическая модель. Следовательно, любой
процесс можно смоделировать при достаточно точном разбиении
процесса по времени.
• Также, в ходе эксперимента, была подтверждена модель
изменения клеточного объема.

13. Благодарность:

• Богданов А. А.
• Шмаков С.В.
• Клименко В.В.
• Зацепин А.О.