Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Ионная проницаемость плазматической мембраны фоторецепторной клетки

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Колесников, Станислав Сергеевич

Введение.

Глава I. Литературный обзор

§ I. Структура фоторецепторов позвоночных.

§ 2. Ионные механизмы генерации фотоответов.

§ 3. Ионные каналы фоторецепторной мембраны.

§ 4. Внутриклеточный медиатор.

§ 5. Метод p&tclq с£атр.

Глава П. Экспериментальная часть.

§ I. Схема регистрации.

§ 2. Измерение средних

§ 3. Измерение некоторых величин.

§ 4. Практическая реализация метода patch ttamp . 59 в случае фоторецепторной клетки

Глава Ш. Одиночные ионные каналы плазматической мембраны палочки лягушки.

§ I. Анионные каналы.

§ 2. Калиевые каналы.

§ 3. Действие трипсина на одиночные каналы фоторецепторной клетки.

§ 4. Оценка поверхностной плотности ионных каналов.

Глава 1У. Катионная, цГМФ-зависимая проводимость плазматической мембраны наружного сегмента палочки.

§ I. Проводимость системы электрод-фрагмент мембраны в присутствии цГМФ.

§ 2. Свойства цГМФ-зависимой проводимости.J0I

§ 3. Контрольные эксперименты.

§ 4. Сравнительный анализ свойств светозависимых и цГМФ-зависимых ионных каналов.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Ионная проницаемость плазматической мембраны фоторецепторной клетки"

Зрение - важнейшее из чувств. Оно начинается со специализированных нейронов, называемых фоторецепторами, которые обеспечивают эффективное поглощение света и преобразование световой информации в электрическую. Генерация электрического сигнала происходит на наружной мембране фоторецепторной клетки. Функциональная роль света сводится к изомеризации хромофора зрительного пигмента, а все остальные процессы, приводящие к возбуждению фоторецептора, происходят без его непосредственного участия /V/alcf, 1968/.

Фоторецепторы позвоночных (палочки и колбочки) гиперполяризуются в ответ на свет /Tomiia. , 1965, 1970/. В основе этого явления лежит уменьшение проницаемости плазматической мембраны фоторецепторов для ионов Л/л.+ , что обычно интерпретируется как блокирование натриевых каналов (светозависимых каналов), вызванное поглощением света /Нй(/1п$ et &£ , 1970; Tomita , 1970/. Кроме светозависимых каналов плазматическая мембрана фоторецепторных клеток содержит несколько типов потенциаловависимьгх каналов, которые в значительной степени определяют параметры рецепторного потенциала /Qchwarti, 1981/.

В нормальных условиях примерно 20%-30% ионной проницаемости всей плазматической мембраны составляет светозависимая проницаемость /Ьву&Ч* fuozteg , 1970/. Поглощение всего одного фотона уменьшает ее на 1-3% /Рённ, /-Idgin^ , 1972; Вау&к ital Д979в/, что соответствует закрыванию по крайней мере сотни ионных каналов и генерации вполне детектируемого ответа

Одно событие (поглощение фотона) вызывает множество событий (закрывание каналов), т.е. имеет место "усиление" числа событий. Кроме того, поглощение света (в случае палочки) происходит в дисках, которые структурно не связаны с наружной мембраной, на которой происходит генерация рецепторного потенциала / Cohu7 , 1969/. Эти факты с необходимостью приводят к существованию механизма, обеспечивающего связь между фотоизомеризацией зрительного пигмента и генерацией электрического сигнала. Гипотетически подобный механизм выглядит следующим образом. Изомеризация зрительного пигмента запускает цепь реакций, что в конечном итоге приводит к изменению концентрации некой субстанции (внутриклеточного медиатора), которая контролирует уровень проводимости плазматической мембраны наружного сегмента фоторецепторных клеток / /3tufloz aJL 9 1974/.

Электрофизиологическое исследование фоторецепторов до настоящего времени проводилось методами, не позволяющими контролировать составы растворов, омывающих внутриклеточную сторону фоторецептор-ной мембраны. Это затрудняет классификацию типов проводимости и исследование их свойств. Кроме того, если неизвестна действующая концентрация и точка приложения какого-либо агента, трудно однозначно интерпретировать результаты экспериментов по изучению механизма возбуждения фоторецепторов. Дело в том, что пассивный транспорт ионов определяется не только ионным составом сред по обе стороны клеточной мембраны. Все более очевидным становится тот факт, что клеточные мембраны содержат транспортные системы, свойства которых зависят от уровня метаболизма. Таковы, например,кальциевые каналы ряда клеток, требующие для своего функционирования достаточно высокий уровень АТФ и цАМФ в клетке f R.Zuitz, 1983/. Именно поэтому трудно понять каким образом данное вещество (при апликации с внутриклеточной стороны) изменило проницаемость плазматической мембраны: прямо, воздействуя на ионные каналы, или опосредованно, меняя клеточный метаболизм. В особой степени это относится к таким классическим регуляторам метаболизма как кальций и циклонуклеотиды, которые неоднократно предлагались в качестве возможных внутриклеточных медиаторов, участвующих в возбуждении фоторецепторных клеток /Ha^lh^ , 1972; bit&n&ky eL at , 1971/. Основанием для этого служит тот факт, что изменение внутриклеточной концентрации ионов & и iffM* меняет потенциал покоя фоторе-цепторной клетки и параметры фотоответов /Hcicji-:h$ , 1972; Upton &h oJL , 1977а,в/. В принципе, внутриклеточным медиатором может быть некое третье вещество, внутриклеточный уровень которого зависит от концентрации кальция и (или) циклонуклеотидов в клетке, и которое способно контролировать проницаемость плазматической мембраны фоторецепторной клетки.

Изложенное выше позволяет понять почему, несмотря на значительный прогресс в фоторецепции позвоночных, достигнутый в последнее время, не существует полной и однозначно доказанной картины функционирования фоторецепторных клеток. Гипотетическими остаются предложенные рядом автором многочисленные схемы возбуждения фоторецепторов - ни одна из них не подтверждена прямым экспериментом. До сих пор не решена проблема внутриклеточного медиатора. Кроме того, практически не описан количественно ионный транспорт через плазматическую мембрацу фоторецепторных клеток. Недостаточно исследованы свойства ионных каналов на уровне интегральной проводимости и вообще не исследованы свойства одиночных ионных каналов.

В экспериментах на целой клетке трудно (если возможно) однозначно решить проблему внутриклеточного медиатора в фоторецептор-ном акте. Становится все более очевидным, что для ее решения необходимы иные, модельные подходы, позволяющие разрывать многочисленные внутриклеточные связи и уменьшать число неконтролируемых параметров. Особенно перспективен в этом плане, по нашему мнению, метод отведения токов с небольшой поверхности клеточной мембраны, называемый в зарубежной литературе методом „ pctlch damp! Суть этого метода состоит в том, что к поверхности клеточной мембраны прижимается стеклянная микропипетка, в которую затем втягивается фрагмент мембраны. При небольших диаметрах кончика пипетки мкм) такой прием позволяет регистрировать токи через одиночные ионные каналы. Фрагмент мембраны под пипеткой можно оторвать, что позволяет исследовать ионные каналы и принципы их регуляции в условиях, когда полностью контролируются составы сред, омывающих обе стороны фрагмента мембраны.

Следует отметить, что при регистрации на целой клетке одиночные ионные каналы изучаются в условиях, близких к нативным. Получение же изолированных фрагментов биологических мембран- процедура более щадящая, чем, например, реконструкция ионного канала в искусственную мембрану или липосому.

В силу сказанного, метод pa-icln olawp был выбран в качестве основного в настоящей работе.

Цель и основные задачи работы. Целью настоящего исследования было изучение ионных каналов, а также анализ возможных схем управления ионной проницаемостью плазматической мембраны фоторецептор-ной клетки. При этом решались следующие задачи:

1. Разработка и построение электронной аппаратуры на основе отечественных элементов, позволяющей с хорошим временным и амплитудным разрешением регистрировать токи через одиночные ионные каналы.

2. Нахождение условий применимости метода pcvtc-h clamp для исследования фоторецепторных клеток.

3. Разработка способов получения изолированных фрагментов фоторецепторной мембраны с функционирующими ионными каналами.

4. Исследование ионной проницаемости фоторецепторной мембраны в том числе и на уровне одиночных ионных каналов.

5. Изучение режимов работы ионных каналов и тестирование различных веществ на способность управлять проницаемостью плазматической мембраны фоторецепторных клеток.

Краткое содержание работы. Основные положения, которые выносятся на защиту. Как уже упоминалось выше, процесс возбуждения фоторецептора должен протекать при участии внутриклеточного медиатора. Многочисленные внутриклеточные связи не позволяют однозначно интерпретировать результаты экспериментов по изучению механизмов возбуждения фоторецепторной клетки. По нашему мнению путь к успеху в решении проблемы медиатора должен лежать в направлении получения и исследования более простых систем, таких как, например, изолированный фрагмент фоторецепторной мембраны, состав сред по обе стороны которого контролируется. Метод pcdch damp позволяет получать и исследовать такие фрагменты. При этом необходимо учитывать возможность того, что на изолированном фрагменте мембраны ионные каналы могут функционировать несколько иначе, чем в мембране целой клетки или вообще не функционировать. Поэтому на первом этапе работы было необходимо изучить одиночные ионные каналы в составе целой фоторецепторной клетки.

Как следует из ряда данных фоторецепторная мембрана должна содержать Са^+-активируемые калиевые каналы /Fcl'lh ^Lizm&h ,1981/, кальциевые каналы / Pain et oJL , 1980/, анионные каналы / Ъ иск ex-/77Й./7, 1973/, неспецифические катионные каналы, чувствительные к цезию f Fcilh &t at , 1978/ и светозависимые катионные каналы, которые в физиологических условиях, транспортируют в основном ионы через мембрану наружного сегмента фоторецепторной клетки ficisiian, Fo.i]n f 1982/. В экспериментах на целой клетке нам удалось зарегистрировать два типа одиночных ионных каналов. Даль 2+ нейшие исследования показали, что это были анионный и Са -активируемый калиевый канал. Как правило, если эти каналы функционировали на фрагменте мембраны в составе целой клетки, то они продолжали функционировать и на изолированном фрагменте. Это позволило провести серию экспериментов по изучению свойств описываемых каналов. Оказалось, что в 0,1 М растворе ACI (где А - любой одновалентный катион) проводимость анионного канала 200+30 пСм. Кроме ионов С1~ анионный канал может транспортировать и другие анионы. Для ионов CI , р , A//7J" , CLHrOn i-r " » ' з о «с относительные проницаемости описываются рядом Рее.-•' Pf~ : Рс3н502~ = 1:0,6:0,35:

0,05. Анионный канал имеет несколько уровней проводимости и сильно потенциалозависим. Калиевый канал в 0,1 М KCI имеет проводимость 72+7 пСм строго селективен для ионов К*, блокируется ионами ТЭА, С& , Rb4 . Кроме того, как нам удалось установить, калиевый канал эффективно управляется кальцием с внутриклеточной сторор fZ ны мембраны в диапазоне 10-10 М. Следует отметить, что сильные физиологические эффекты ионов Са2+ / Upton ei al , 1977а/ могут быть отчасти объяснены активацией кальцием калиевых каналов фоторецепторной мембраны.

Описанные выше эксперименты позволили не только исследовать анионный и калиевый каналы, но и получить критерий доступности внутриклеточной стороны фрагмента мембраны, например, по зависимости времени жизни калиевого канала в открытом состоянии от концентрации ионов Са2+ с внутриклеточной стороны мембраны. Наличие такого критерия принципиально важно для систематического изучения механизмов управления и позволило приступить к поиску ионных каналов, проводимость которых модулируется светом Ы vivo .

Кроме упомянутых выше анионного и калиевого каналов мы не смогли зарегистрировать других типов одиночных каналов. Это могло произойти по двум причинам. Либо проводимость других типов ионных каналов слишком мала, либо они не функционировали в наших экспериментальных условиях, либо имели место обе эти возможности. Целенаправленное варьирование условий эксперимента позволило нам обнаружить цГМФ-индуцированное увеличение интегральной проводимости изолированного фрагмента мембраны. Если внутриклеточная сторона фрагмента мембраны омывалась раствором, содержащем цГМФ

5 4 в концентрации 10-10 М, то наблюдалось увеличение проводимости фрагмента в несколько раз. Таким образом фоторецепторная мембрана содержит ионные каналы, которые активируются, если во внутриклеточной среде присутствует цГМФ. Анализ электрического шума фрагмента мембраны с цГМФ-активированными каналами позволил оценить проводимость этих каналов в 0,1 пСм. Оказалось что они примерно в равной степени транспортируют ионы No. , К4", L/+ , /?Ь4 , Cs+ и в пределах точности эксперимента строго катионные. П-отенци-алозависимость их весьма незначительна. Исследование наблюдавшихр. о ся эффектов в различных диапазонах концентраций ионов Са (Ю"°--3

-10 М) показало, что гДМ-активируемые каналы лишь в небольшой степени контролируются кальцием. Добавление в перфузирующие растворы блокаторов катионных каналов, таких как ТЭА, ТТХ и ряда других, не приводило к блокированию описываемых каналов.

Как следует из литературных данных светозависимые каналы должны обладать следующими свойствами:

I) проводимость: 0,05-0,6 пСм / foztwiPi-L d о£ , 1982; Qahb/az , 1977/;

2) селективность: катионная, транспортируют ионы А/а, К*, U , /?Ь+ , Cs /Badldh, Fain , 1982; Woodiuff ital , 1982/;

3) потенциалозависимость: незначительная / B&oLez. ei 1979/;

4) блокаторы: не найдены /Schv&vtl, 1981/.

Из приведенных данных видно, что свойства светозависимых каналов и обнаруженных нами цГМФ-активируемых каналов близки. Это делает весьма вероятным, что цГМФ-активируемые каналы - это те самые ка-тионные каналы, которые in vivo модулируются светом. Если это так, то цГМФ, а не кальций является внутриклеточным медиатором. Сильные физиологические эффекты ионов Са^+ можно объяснить влиянием кальция на системы, контролирующие внутриклеточный уровень цГМФ / Woockuff, doWHCfS , 1979/.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Колесников, Станислав Сергеевич

128 ВЫВОДЫ

I. На базе отечественных элементов создана установка для исследования методом " pcdch clamp" ионной проницаемости биологических мембран. Электронная аппаратура установки позволяет с хорошим временным и амплитудным разрешением регистрировать токи,текущие через одиночные ионные каналы.

П. Впервые изучены свойства одиночных ионных каналов плазматической мембраны фоторецепторной клетки (на примере палочки лягушки " Ran a i<zmpoza2ia."). При этом получены следующие результаты.

1) Плазматическая мембрана содержит ионные каналы с выраженной анионной селективностью, которые внутри ряда небольших анионов не очень специфичны. Для ионов CI , F , А/03") С31-1^02~ относительные проницаемости описываются рядом

Рсг-'Рг: Pno~: PciHso; = 6:0,35: ^ 0,05 Анионный канал имеет сложную кинетику функционирования и несколько уровней проводимости. В состоянии с максимальной проводимостью последняя составляет 200+30 пСм в 0,1 М NaCP . Анионный канал сильно потенциалозависим и имеет существенно нелинейную вольтам-перную характеристику.

2) Плазматическая мембрана содержит катионные (калиевые) каналы, которые в пределах точности эксперимента можно считать строго селективными для ионов К*, и проводимость которых в 0,1 М НС£ составляет 72+7 пСм. Калиевые каналы активируются деполяризацией и блокируются ионами ТЭА, Се,+ , /?Ь+ с обеих сторон мембраны. С внутриклеточной стороны они активируются ионами Са2+ (полуактивация при [Со]~5-Ю""7 М). Действие ионов Са2+ сводится к увеличению относительного времени жизни канала в открытом состоянии при неизменной амплитуде проводимости.

Ш. Обнаружен феномен увеличения проводимости мембраны НСП в присутствии цГМФ. Основные результаты сводятся к следующим.

1) цГМФ-зависимая проводимость обладает выраженной катионной селективностью в соответствии с рядом и активируется з',5' цГМФ (полуактивация при [цГМФ]~30 мкМ);но не i i

2,3 цГМФ и ГМФ; цАМФ и дибутирил цГМФ по крайней мере в 50 раз менее эффективны, чем 3,5 цГМФ. цГМФ-зависимая проводимость почти р+ не зависит от внутриклеточной концентрации ионов Са в диапазоне Ю^-КГ4 М.

2) Проведен сравнительный анализ свойств цГМФ-зависимой проводимости и известных из литературы свойств светозависимой проводимости плазматической мембраны НСП. На основании этого анализа, предполагается, что цГМФ-зависимая проводимость <-h vl]/0 модулируется светом, а цГМФ является медиатором в фоторецепторном акте.

IV. Показано, что наблюдаемое действие цГМФ на плазматическую мембрану НСП осуществляется без участия процессов фосфорилиро-вания. Подобная реализация регуляторной функции циклических нук-леотидов обнаружена впервые.

V. Проведено сравнительное исследование свойств одиночных ионных каналов фоторецепторных клеток, выделенных с применением и без применения трипсина. Показано, что ферментативная обработка поверхности плазматической мембраны не приводит к изменению основных свойств ионных каналов.

126 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе было исследовано три типа ионной проницаемости плазматической мембраны фоторецепторной клетки. Прямыми экспериментами показано, что в соответствии с общепринятыми представлениями проницаемость плазматической мембраны для ионов С? и обеспечивается ионными каналами. Свойства анионных и калиевых каналов фоторецепторной клетки не уникальны. Во многом они сходны со свойствами соответствующих ионных каналов других типов клеток. цГМФ-зависимая проводимость, которая по всей видимости

СИ VlVO управляется светом путем светозависимой модаляции внутриклеточной концентрации цГМФ, исследовалась на интегральном уровне. Нам не удалось однозначно установить, обеспечивается ли эта проводимость наличием в плазматической мембране соответствующих ионных каналов или мы имеем дело с переносчиком. В любом случае по своим свойствам дискретные единицы цГМФ-зависимой прроводимос-ти существенно отличаются от известных к настоящему моменту ионных каналов и переносчиков. Нам представляется, что это один из тех вопросов, которые должны быть решены в последующих экспериментах.

Неожиданным оказалось прямое, не опосредованное фосфорилиро-ванием, действие цГМФ на ионную проницаемость мембраны НСП. Такой механизм управления проницаемостью клеточной мембраны, насколько нам известно, обнаружен впервые. Неясно, имеет ли он место в колбочках позвоночных и в фоторецепторах беспозвоночных. Иными словами, в настоящий момент не приходится говорить об универсальности этого механизма в фоторецепции. Поче^ в случае палочки позвоночных реализовано прямое действие цГМФ? По нашему мнению, это было необходимо для обеспечения быстродействия фоторецепторной системы. Если это действительно так, то вполне вероятно, что аналогичный механизм регуляции ионной проницаемостью имеет место в колбочках и в других рецепторных системах, характеризующихся быстродействием. Это предположение, как нам кажется, представляет значительный интерес в свете изучения возможных принципов управления транспортом ионов через клеточную мембрану и заслуживает экспериментальной проверки.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Колесников, Станислав Сергеевич, Пущино

1. Безруков С.М. Флуктуационные явления, сопровождающие ионный транспорт через бислойные липидные мембраны. - Дисс.канд.физ.-мат.наук - Ленинград, 1981, 158 с.

2. Гарет П. Аналоговые устройства для микропроцессов и мини ЭВМ.-М., Мир, 1961, 268 с.

3. Гелетюк В.И., Казаченко В.Н. Дискретный характер проводимости калиевого канала в нейронах прудовика. Биофизика, 1983,т.28, с.994-998.

4. Гелетюк В.И., Казаченко В.Н. Кластерная организация С1~ каналов в нервных клетках моллюска. Биолог.мембраны, 1984, т.1,с.531-536.

5. Говардовский В.И., Берман А.Л. Механизм возбуждения фоторецел-торов позвоночных: возможная роль циклических нуклеотидов.- Докл.АН СССР, 1977, т.237, с.739-742.

6. Говардовский В.И., Берман А.Л. Внутриклеточный медиатор в фоторецепторах позвоночных. Вестн.АМН, 1978, т.19, с.13-18.

7. Говардовский В.И., Берман А.Л. Внутриклеточный медиатор в фоторецепторах позвоночных. В сб.:Сенсорные системы. Зрение.- Л., Наука, 1982, с.9-25.

8. И-дер Чен. Анализ шумов кинетических систем и его применение при изучении мембранных каналов. В кн.:Мембраны: ионные каналы. - М., Мир, 1981, с.294-318.

9. Колесников С.С. Исследование анионной проницаемости плазматической мембраны фоторецептора лягушки методом " ".- В сб.: Физико-химические основы функционирования клеток. - Пущино, 1983, c.I08-III.

10. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., Наука, 1970, 720 с.

11. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры: расчет и реализация. -М., Мир, 1982, 592 с.

12. Маркин B.C., Чизмаджев Ю.А. Индуцированный ионный транспорт. М., Наука, 1974, 251 с.

13. Слабкий Л.И. Методы и приборы предельных измерений в экспериментальной физике. М., Наука, 1973, 272 с.

14. Хилле Б. Ионные каналы в возбудимых мембранах. В кн.: Мембраны; ионные каналы. - М., Мир, 1981, с.9-24.

15. Шевченко Т.Ф. Измерение активности ионов кальция при освещении суспензии фрагментов наружных сегментов зрительных клеток. Биофизика, 1976, т.21, с.321-323.

16. Эйзенман Дж. Катионные селективные стеклянные электроды и их применение. В кн.: Материалы Первого Международного Биофизического Конгресса. - М., Наука, 1964, с.215-265.

17. Allen D.G., Eisner D.A., Lab M.J., Orchard C.H. The effect of low sodium solution on intracellular calcium concentration and tension in ferret ventricular muscle.-J. Physiol., 1983, v. 345, p. 391-407.

18. Attwell D., Wilson M. Behaviour of the rod net work in the tiger salamander retina mediated by membrane propertiesof individual rods.- J. Physiol., 1980, v. 309, p. 287315.

19. Attwell D., Werbline P.S., Wilson M. The properties of single cones isolated from the tiger salamander retina.-J. Physiol., 1982, v. 328, p. 259-283.

20. Bader C.R., MacLeish P.R., Schwartz E.A. Responses to light of solitary rod photoreceptors isolated from the tiger salamander retina.- Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1978, v. 75, P. 3507-3511.

21. Bader C.R., MacLeish P.R., Schwartz E.A. A voltage -clamp study of the light response in solitary rods of the tiger salamander.- J. Physiol., 1979, v. 296, p.1-26.

22. Bader C.R., Bertrand D., Schwartz E.A. Voltage-activated and calcium-activated current studied in solitary rod inner segments from the salamander retina.- J. Physiol., 1982, v. 331, p. 253-284.

23. Bader C.R., Bertrand D. Effect of changes in intra ~ and extracellular sodium on the inward (anomalous) rectification in salamander photoreceptors.- J. Physiol., 1984,v. 347, p. 6II-63I.

24. Barrett J.N., Magleby K.L., Pallotta B.S. Properties of single calcium-activated potassium chennels in cultured rat muscle.- J. Physiol., 1982, v.331, р. 2Ц-230.

25. Bastian B.L., Pain G.L. Light adaptation in toad rods: requirements for an internal messenger wich is not calcium.- J, Physiol., 1979, v. 297, p. 493-520.

26. Bastian B.L., Fain G.L. The effects of low calcium and background light on the sensitivity of toad rods.- J. Physiol., 1982a, v. 330, p. 307-209.

27. Bastian B.L., Pain G.L. The effects of sodium replacement on the responses of toad rods.- J. Physiol., 1982b,v.330, p. 331-347.

28. Baylor D.A., Fuortes M.G.F. Electrical responses of single cones in the retina of the turtle.- J. Physiol., 1970, v. 207, p. 77-92.

29. Baylor D.A., Hodgkin A.L. Changes in time scale and sensitivity in turtle photoreceptors.- J. Physiol., 1974» v. 242, p. 729-758.

30. Baylor D.A., Hodgkin A.L., Lamb T.D. Beconstitution of the electrical responses of turtle cones to tlashes and steps of light.- J. Physiol., 1974, v.242, p. 759-791.

31. Baylor D.A., Lamb T.D., Yau K.W. The membrane current of single rod outer segments.- J. Physiol., 1979a, v. 228, p. 589-611.

32. Baylor D.A., Lamb T.D., lau K.W. Responses of retinal rods to single photons.- J, Physiol., 1979b, v.288, p. 613-634.

33. Baylor D.A., Mathews G., Yau K.W. Two components of electrical dark noise in toad retinal rod outer segments.- J. Physiol., 1980, v. 309, p. 591-621.

34. Bignetti E., Cavaggioni A., Sorbi. Light activated hydrolysis of GTP and cyclic GMP in the rod outer segments.-J. Physiol., 1978, v.309, p. 591-621.

35. Bitensky M.W., Gorman R.E., Miller W.H. Adenyl cyclase as a link between photon capture and changes in membrane permeability of frog photoreceptors.- Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1971, v. 68, p. 561-562.

36. Blatz A.L., Magleby L.K. Single voltage-dependent chloride-selective channels of large conductance in cultured rat muscle.- Biophys. J., 1983, v. 43, p. 237-241.

37. Bownds D,, Dawes J., Miller J., Stahlman M. Phosphorylation of frog photoreceptor membranes induced by light.- Nature,1972, v. 237, p. 125-127.

38. Bonting S.L., Daemen F.J.M. Calcium as transmitter in the photoreceptor cells.- Ins Transmitters in the visual process.- Oxford, 1976, p. 59-88.

39. Brown J.E., Pinto L.H. Ionic mechanism for the photoreceptor potential of the retina of Bufo marinus.- J. Physiol., 1974, v. 236, p. 575-591.

40. Brown J.E., Loles J.A., Pinto L.H. Effects of injections of calcium and EGTA into the outer segments of retinal rods of Buto marinus.- J. Physiol., 1977, v.269, p. 707722.

41. Brown J.E., Waloga G. Effects of cyclic nucleotides and calcium ions on Buto rods.- Curr. Topics Membr. Transport, 1981, v. 15, p. 369-380.

42. Caldwell P.O. Calcium chelation and buffers. In: Calcium and Cellular Function. A.W.Cuthberg, editor, St.Martin1s

43. Press, New York, 1970, p. 11-16.

44. Capovilla M., Cervetto L., Torre V. Effects of changing external potassium and chloride concentrations on the photoresponses of Bufo bufo rods.- J. Physiol», 1980, v. 507, p. 529-551.

45. Capovilla M., Cervetto L., Torre V. Effects of phosphodiesterase inhibitors on the voltage photoresponses of toad rods.- J. Physiol., 1982, v. 524, p. 68P.

46. Capovilla M., Caretta A., Cervetto L., Torre V. Ionic movements trough light-sensitive channels of toad rods.

47. J. Physiol., 1983, v. 345, p. 285-310.

48. Caretta A., Cavagsioni A. Fast ionic flux activated by cyclic GMP in the membrane of cattle rod outer segments,-Eur. J. Biochem., 1983, v. 132, p. 1-8.

49. Cavaggioni A., Sorbi R.T., Turini S. Efflux of potassium from isolated rod outer segments: a photic effect.- J. Physiol., 1975, v. 232, p. 609-620.

50. Cervetto L. Influence of sodium potassium and chloride ions on the intracellular responses of turtle photoreceptors.- nature, 1973, v. 241, p. 401-403.

51. Cervetto L., Pasino E., Torre V. Electrical responses of rods in the retina of Bufo marinus.- J. Physiol., 1977, v. 267, P. 17-51.

52. Clack W.J., Dakley В., Stein P.J. Injection of GTP binding protein or cyclic GMP phosphodiesterase hyperpolarizes retinal rods.- Nature, 1985, v. 505, p. 50-52.

53. Cohen A.I. New evidence supporting the linkage to extracellular space of outer segment saccules of frog cones but not rods.- J. Cell. Biol., 1969, v. 37,p.424-444.

54. Colquhoun D., Hawkes A.G. On the stochastic properties of single ion channels.- Proc. E. Soc. Lond., 1981, V.B2II,p. 205-235.

55. Cone K.A. The internal transmitter moder for visual excitation: some quantitative implications.- In: Biochem. Physiol. Visual Pigments, ed. H.Langer, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1973, p. 275-282,

56. Copenhagen D.R., Owen W.G. The network of rod photoreceptors in turtle input and coupling current-voltage relationships.- J. Physiol., 1980, v. 308, p. 159-184.

57. Cull-Candy S.G., Miledy Д., Parker I. Single glutamate activated channels recorded from locust muscle fibres with perfused patch-clamp electrodes.- J. Physiol., 1980, v. 321, p. 195-210.

58. Cull-Candy S.G., Parker I. Eapid kinetics of single gluta-mate-receptor channels.- Nature, 1982, v. 295, p.410-412,

59. Detwiler P.B., Hodgkin A.L., McNaughton P.A. Temporal and spatial characteristics of the voltage responses of rods in the retina of the snapping turtle.- J. Physiol.,1980, v. 300, p. 213-250.

60. Detwiler P.B., Conner J.D., Bodoia R.D. Gigaseal patch clamp recordings from outers segments of intact retinal rods.- Nature, 1982, v. 300, p. 59-60.

61. Ebrey T.G., Hood D.C. The effect of cyclic nucleotide phosphodiesterase inhibitors on the frog rod receptor potential.- In; Biochemistry and physiology of visual pigments. Berlin, Heidelberg, New York, 1973, p.341-350.

62. Fain G.L., Quandt F.N., Gerschenfeld H.M. Calcium-dependent regenerative responses in rods.- Nature, 1977,v. 269, p. 707-710.

63. Pain G.L., Quandt F.N., Bastian B.L., Gerschenfeld H.M. Contribution of caesium-sensitive conductance increase to the rod photoresponse.- Nature, 1978, v. 274, p. 562565.

64. Pain G.L,, Gerschenfeld H.M., Quandt P.N. Calcium spikes in toad rods.- J. Physiol., 1980, v. 303, p. 495-513.67» Pain G.L., Lisman J.E. Membrane conductances of photoreceptors.- Prog. Biophys. Molec. Biol., 1981, v. 37, p. 91-147.

65. Palk G., Patt P. An analysis of light-induced admittance changes in rod outer segments.- J. Physiol., 1973, v.229, p. 185-220.

66. Farber D.B., Brown B.M., Lolley R.N. Ciclic GMP* proposed role in visual cell function.- Vision Res., 1978, v. 18, p. 497-500.

67. Patt P. Decline of the calcium hypothesis of visual transduction.- Nature, 1979, v. 280, p. 355-356.

68. Fein A., Szuts E.Z. Photoreceptors: their role in vision. Cambridge University Press, 1982, 212 p.

69. Fortes P.A.G. Anion movement in red blood cells.- In: Membrane Transport in Red Cells, ed. Ellory J.C., Lew V.L., New York, Academic Press, 1977, p. 175-197.

70. Fung B.K.K., Hurley J.B., Stryer L. Flow of information in the light triggered cyclic nucleotide cascade of vision.» Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1981, v. 78, p. 152-156.

71. Fuortes M.G.F. Initiation of inpulses in visual cells of Limulus.- J. Physiol., 1959, v. 148, p. 14-28.

72. George J.S. Visual transduction in vertebrate rods: roles Ca2+ and cGMP.-Ph.D.Thesis, Vanderbilt University, 1982.

73. George J.S., Hagins W.A. Control of Ca2+ in rod outer segi-ment disks by light and cyclic GMP.- Nature, 1983, v. 303» p. 344-348.

74. Greengard P. Phosphorylated proteins as physiological effectors.- Science, 1978, v. 199, p. 146-152.

75. Grabowski S.R., Pinto L.H., Рак W.L. Adaptation in retinal rods of axolotes: intracellular recordings.- Science, 1972, v. 176, p. 1240-1243.

76. Gration K.A.F., Lambert J.J., Ramsey R.L., Rand R.P., Usherwood P.N.R. Closure of membrane channels gated by glutamate receptors may be a two-step process.- Nature, (Lond.), 1982, v. 295, p. 599-601.

77. Goridis C., VirmauxN., Urban P.F., Mandel P. Guanyl cyclase in mammalian photoreceptor.- FEBS Letters, 1973»v. 30, p. 163-166.-

78. Goridis С., VirmauxN., Weller M., Urban P.P. Role of cyclic nucleotides in photoreceptor function.- In: Transmitters in the visual process, Oxford, 1976, p. 28-58.

79. Gordon L.G.M., Haydon D.A. The unit conductance channel of alamethicin.- Biochim. Biophys. Acta, 1972, v. 255, p. I0I4-I0I8.

80. Govardovskii V.I., Berman A.L. Light-induced changes of cyclic GMP content in frog retinal rod outer segments measured with rapid freezing and microdissection.- Biophys. Struct. Mech., 1981, v. 7, p. I25-I3I.

81. Hagins W.A., Penn R.D., Yoshikami S. Dark current and pho-tocurrent in retinal rods.- Biophys. J., 1970, v. 10,p. 380-412.

82. Hagins W.A. The visual process: excitatory mechanisms in the primary receptor cells.- Annu. Rev. Biophys. Bioeng., 1972, v. I, p. 311-358.2+

83. Hagins W.A., Yoshikami S. A role for Ca in excitation of retinal rods and cones.- Exp. Eye. Res., 197^» v. 18, p. 299-305.

84. Hagins W.A., Yoshikami S. Ionic mechanisms in excitation of photoreceptors.- Ann. N.Y. Acad. Sci., 1975, v. 264, p. 314-325.

85. Hagiwara S., Fukuda S., Paton D.C. Membrane currents carried by Ga, Sr and Ba in barnacle muscle fiber during voltage clamp.- J. Gen. Physiol., 1974, v. 63» p. 564-573.

86. Hamill O.P., Marty A., Neher В., Sakmann В., Sigworth P.J. Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches.-Pflugers Arch., 1981, v. 391» Р» 85-100.

87. Hemminki K., Accumulation of calcium by retinal outer segments.- Acta physiol. scand., 1975» v. 95, p. II7-I25.

88. Hemminki K. Light-induced decrease in calcium binding to isolated bovine photoreceptors.- Vision Res., 1975» v. 15, p. 69-72.

89. Katz В., Miledi R.J. The statistical nature of acetylcholine potential and its molecular components.- J. Physiol., 1972, v. 224, p. 665-699.

90. Kaupp H.B., Junge W. Rapid calcium release by passively loaded retinal disks on photoexitation.- EBBS Letters, 1977» v. 81, p. 229-232.

91. Kaupp H.B., Schnetkamp P.P.M., Junge W. Light-induced calcium release in isolated intact cattle rod outer segments upon photoexitation of rhodopsin.- Biochim. Biophys. Acta, 1979, v. 552, p. 390-401.

92. Keirns J.J., Miki N., Bitensky M.W., Keirns M. A link between rhodopsin and disc membrane cyclic nucleotidephosphodiesterase,Action spectrum and sensitivity to illumination,- Biochemistry, 1975» v. 14, p. 2760-2766,

93. Kilbride P., Ebrey T.G. Light-initiated changes of cyclic guanosine monophosphate levels in the froge retina measured with quick-freezing techniques.- J. Gen. Physiol., 1979, V. 74, p. 415-426.

94. Kilbride P. Calcium effects on frog retinal cyclic guanosine 3',5*-monophosphate levels and their light-initiated rate of decay.- J. Gen. Physiol., 1980, v. 75, p. 457-465.

95. Korenbrot Я.1., Cone E.A. Dark ionic flux and the effects of light in isolated rod outer segments.- J. Gen. Physiol., 1972, v. 60, p. 20-45.

96. Korenbrote J.I,, Brown D.T., Cone E.A. Membrane characteristics and osmotic behavior of isolated rod outer segments.- J. Gen. Physiol., 1979, v. 56, p. 389-398.

97. Lamb T.D., Simon E.J. Power spectral measurements of noise in the turtle retina,- J. Physiol., 1976, v. 263,p. ЮЗ-Ю5Р.

98. Lamb T.D,, Simon E.J. Analisis of electrical noise in turtle cones.- J. Physiol., 1977, v. 272, p. 435-468.

99. Lamb T.D., McNaughton P.A., Yau K.W. Spatial spreed of activation and background desensitization in toad rod outer segments.- J. Physiol., 1981, v. 319, p. 463-496.

100. Lasansky A., Marchiafava P.S. Light induced resistance changes in retinal rods and cones of the figer salamander.- J. Physiol., 1974, v. 236, p. I7I-I9I.

101. Liebman P.A. Rod disk calcium movement and transduction: a poorly illuminated story.- Ann. N.Y.Acad. Sci., 1978, v. 307, p. 642-644.

102. Liebman P.A., Pugh E.N. ATP mediates rapid reversible light activation cycles of GTP-dependent rod membrane cyclic GMP phosphodiesterase,-Mature,1980, v. 287, p. 734-736.

103. Liebman P.A., Mueller P., Pugh E.N. Protons suppress the dark current of frog retinal rods.- J. Physiol., 1984, v. 347, p. 85-И0.

104. Lipton S.A., Ostroy S.E., Dowling J.E. Electrical and adaptive properties of rod photoreceptors in Bufe meri-nus. I. Effects of altered extracellular Ca^+ levels.-J. Gen. Physiol., 1977a, v. 70, p. 747-770.

105. Lipton S.A., Easmussen H., Dowling J.E. Electrical and adaptive properties of rod photoreceptors in Bufo mari-nus. II. Effects of cyclic nucleotide and prostaglandins.- J. Gen. Physiol., 1977b, v. 70, p. 771-791.

106. MacLeish P.R., Schwartz E.A., Tachibana M. Control of the generator current in solitary rods of the Ambystoma tig-rinum retina.- J. Physiol., 1984, v. 348, p. 645-664.

107. Mason W.T., Fager R.S., Abrahamson E.W. Ion fluxes in disk membranes of retinal rod outer segment.- Nature, 1974, v. 147, p. 562-563.

108. McNaughton P.A., Yau E.W., Lamb T.D. Spread of activation and desensitization in rod outer segments.- Nature, 1980, v. 283, P. 85-87.

109. Meech E.W., Thomas B.C., The effect of calcium injection on the intracellular sodium and pH of snail neuronnes-r-J. Physiol.,1977, v. 265, P. 867-879.

110. Miller W.H., Nicol. G.D. Evidence that cyclic GMP regulates membrane potential in rod photoreceptors.- Nature, 1979, v. 280, p. 64-66.

111. Miller W.H. Physiological evidence that light mediated decreas in cyclic GMP is an intermediatory prosses in retinal rod transduction.- J. Gen. Physiol., 1982, v.80, p. 103-123.

112. Nathanson J.A. Cyclic nucleotides and nervous system function.- Physiol. Rev., 1977, v. 57, p. 157-256.

113. Neher E., Sakmann B. Single-channel currents recordedfrom membrane of denervated frog muscle fibres.- Nature, 1976, v. 260, p. 799-802.

114. Neher E., Steihbach J.H. Local anaesthetics transiently block currents trough single aoetylholine receptor channels.- J. Physiol., 1978, v. 277, p. 155-176.

115. Neher E., Sakmann В., Steinbach J.H. The extracellular patch clamp: a method for resolving currents through individual open channels in biological membranes.- Pflu-gers Arch., 1978, v. 375» P. 219-228.

116. Neufeld A.H., Miller W.H., Bitensky M.W. Calcium binding to retinal rod disk membranes.- Biochim. Biophys. Acta, 1972, v. 266, p. 67-71.

117. Nicol G.D., Miller W.H. Cyclic GMP injected into retinal rod outer segments increases latenoy and amplitude of responses to illumination.- Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1978, v. 75, P. 5217-5220.

118. Noma A. ATP-regulated K+ channels in cardiac muscle.-Nature, 1983, v. 305, p. 147-148.

119. Oakley В., Pinto L.H. Modulation of membrane conductance in rods of Bufo marinus by intracellular calcium ion.-J. Physiol., 1983, v. 339, p. 273-298.

120. Owen W.G., Torre V. High-pass filtering of small signals by retinal rods.- Biophys. J., 1983, v. 41, p. 325339.

121. Pannbacker E.G., Fleischman D.E., Reed D.W. Cyclic nucleotide phosphodiesterase-high activity in a mammalian photoreceptor.- Science, 1972, v. 175, p. 757-758.

122. Pannbacker R.G. Control of guanylate cyclase activity in the rod outer segment.- Science, 1973, v. 182, p.II38-1140.

123. Penn R.D., Hagins W.A. Signal transmission along retinal rods and origin of the electroretinographic a-wave.-Nature, 1969, V. 223, p. 201-205.

124. Penn R.D., Hagins W.A. Kinetics of the photocurrent of retinal rods.- Biophys. J., 1972, v. 12, p. Ю73-Ю94.

125. Pinto L.H., Ostroy S.E. Ionizable groups and conductance of the rod photoreceptor membrane.- J. Gen. Physiol., 1978, v. 71, P. 329-345.

126. Pober J.S., Bitensky M.W. Light-regulated enzymes of vertebrate retinal rods.- Adv. Cyclic Nucleotide Res., 1979» v. II, p. 266-301.

127. Polans A.S., Kawamura S., Bownds M.D. Influence of calcium on guanosine З'^'-сусПс monophosphate levels in frog rod outer segments.- J. Gen. Physiol., I98I,v. 77, p. 41-48.

128. Racker E. Fluxes of Ca2+ and concepts,- Federation Proc., 1980, v. 39, p. 2422-2426.

129. Rasmussen H., Nagata N. Hormones, cell calcium and cellular function.- In: Calcium and Cellular function. London, 1970, p. 198-213.

130. Rasmussen H., Gudmann D.B.P. Relationship between calcium and cyclic nucleotides in cell activation.- Physiol. Rev., 1977, v. 57, p. 421-509.

131. Robinson W.E., Hagins W.A. A light-activated GTP-ase in retinal rod outer segments.- Biophys. J., 1977, v. 17, p. I96a.

132. Robinson W.E., Hagins W.A., GTP hydrolysis in intact rod outer segments and the transmitter cycle in visual excitation.» Nature, 1979, v. 280, p. 398-400.

133. Robinson W.E., Hagins W.A. Bound and free nucleotides in rod outer segments.- Federation Proc., 1980, v. 39, p. 2067 (abstr.)

134. Ruppel H., Hagins W.A.Spatial origin of the Fast Photovol-tage in Retinal Rods.- In: Biochemistry and Physiology of Visual Pigments, ed. Langer H., Springer-Verlag, New-York, 1973, P. 257-261.

135. Reuter H. Calcium channel modulation by neurotransmitters, enzymes and drugs.- Nature, 1983, v. 301, p. 569-574.

136. Sakmann В., Patlak J., Neher E. Single acetylcholine -activated channels show burst kinetics in presence of desensitising concentrations of agonist.- Nature, 1980, v. 286,p. 71-73.

137. Schnetkamp P.P.M. Ion selectivity of the cation transport system of isolated intact cattle rod outer segments: evidence for a direct communications between the rod plasma and the rod disk membranes,- Biochim, Biophys. Acta, 1980, v. 598, p. 66-90.

138. Schwartz E.A, Electrical properties of the rod syneytium in the retina of the turtle.- J. Physiol., 1976, v. 257, p. 379-406.

139. Schwartz E.A. Voltage noise observed in rods of turtle retina.- J. Physiol., 1977, v. 272, p. 217-246.

140. Schwartz E.A. First evants in vision: generation of responses in vertebrate rods.- J. Cell. B$ol., 1981, v. 90, p. 271-278.

141. Sigworth P.J., Neher E. Single Na+ channel currents observed in cultured rat muscle cells.- Nature, 1980, v. 287, p. 447-449.

142. Sillman A.J., Ito H., Tomita T. Studies on the mass receptor potential of the isolated frog retina. II. On the basis of the ionic mechanism.- Vision Res., 1969, v. 9, p. I443-I45I.

143. Tomita T. Electrophysiological study of the mechanism-subserving color coding in the fish retina.- Cell Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 1965, v. 30, p. 559-566.

144. Tomita Т., Kaneko A., Murakami M., Pautler E.L. Spectral response curves of single cones in the carp.- Vision Res. 1967, v. 7, P. 519-531.

145. Tomita T. Electrical activity of vertebrate photoreceptors.- Qurt. Rev. Biophys., 1970, v. 3, p. 179-222.

146. Wald G., Brown P.K., Gibbons I.E. The problem of visual excitation.- J. Opt. Soc. Amer., 1963, v. 53, p.20-35.

147. Wald G. The molecular basis of visual excitation.- Nature, 1968, v. 219, p. 800-807.

148. Wald G. Visual pigments and photoreceptor physiology.-In: Biochem. Physiol. Visual Pigments., ed H.Langer, Springer-Verlag, Berlin, 1973, p. I-I3.

149. Waloga G. Effects of calcium and guanosine-3*,5f-cyclic-monophosphoric acid on receptor potential of toad rods.-J. Physiol., 1983, v. 341, p. 341-358.

150. Walsh D.A., Krebs E.G. Protein kinases.- Ins The enzymes, ed. Boyer P.D., Academic Press, New York, 1973, v. 8,p. 555-581.

151. Werblin F.S. Regenerative hyperpolarization in rods.- J. Physiol., 1975, v. 244, p. 58-81.164. Werblin F.S. Time- and voltage-dependent ionic componentsof the rod response.- J. Physiol., 1979, v. 294, p.613-626.

152. Woodruff M.L., Bownds M.D., Green S.H., Morrisey J.L. Shedlovsky A. Guanosine 3,»5,-cyclic monophosphate and the in vitro physiology of frog photoreceptor membranes.-J. Gen. Physiol., 1977, v. 69, p. 667-679.

153. Woodruff M.L., Bownds M.D. Amplitude, kinetics and reversibility of light-induced decrease in guanosin З'^'-сус-lic monophosphate in frog photoreceptor membranes.- J. Gen. Physiol., 1979, v. 73, p. 629-653.

154. Woodruff M.L., Fain G.L., Bastian B.L. Light-dependent Ion Influx into Toad Photoreceptors.- J. Gen. Physiol., 1982, v. 80, p. 517-536.

155. Wormington C.M., Cone R.A. Ionic blockage of the light regulated sodium channels in isoleted rod outer segments.-J. Gen. Physiol., 1978, v. 71, p. 657-669.

156. Yau K.W., Lamb T.D., Baylor D.A. Light-induced fluctuations in membrane current of single toad rod outer segments.- Nature, 1977, v. 269, p. 78-81.

157. Yau K.W., McNaughton P.A., Hodgkin A.L. Effects of ions on the light-sensitive current in retinal rods.- Nature, v. 292, p. 502-505.

158. Yee R., Liebman P.A. Light-activated phosphodiesterase of the rod outer segment. Kinetics and parameters activationand deactivation.-J.Biol.Chem.,1978,v.253,p. 8902-8909.2+

159. Yellen G, Single Ca -activated nonselective cation channels in neuroblastoma.- Nature, 1982, v. 296, p.357-359.

160. Yoshikami S., Hagins W.A. Light, calcium and the photo-current of rods and cones.- Biophys. Soc. Abstr., 1971» v. II, p. 47a.

161. Yoshikami S., Hagins W.A. Control of the dark current in vertebrate rods and cones.- Ins Biochemistry and Physiology of Visual Pigments, ed. Langer H., Springer Verlag, New York, 1973, p. 245-255.

162. Yoshikami S., Hagins W.A, Ionic composition of vertebrate photoreceptors by electrone probe analysis.- Biophys. J., 1976, v. 16, pt 2, p. 35a.