Kalzium-Ionen beeinflussen das Gating von Ca-Strömen. Die Oberflächenladung ist daran beteiligt, aber in welchem Ausmaß ist unbekannt. Wir haben dies untersucht, indem wir isolierte Nervenzellkörper von Helix aspersa und die kombinierte Mikroelektroden-Saugpipetten-Methode für Voltage-Clamp und interne Perfusion verwendet haben. Wir fanden heraus, dass Ba- und Sr-Ströme, die durch die Substitution extrazellulärer Ca-Ionen durch diese Ionen erzeugt werden, bei weniger positiven Potentialen aktiviert werden als Ca-Ströme. Mg-Ionen durchdringen den Ca-Kanal nicht, und Änderungen von o führen zu Verschiebungen in den Aktivierungspotenzialkurven, die mit den Auswirkungen von Änderungen von o oder o vergleichbar sind. Die intrazelluläre Perfusion mit EGTA verringerte die Inaktivierung von Ca-Strömen in Abhängigkeit vom Potenzial, führte jedoch nicht zu einer Verschiebung der Inaktivierungs-Potenzial-Kurve. Daher ist die Ca-Strom-abhängige Inaktivierung, die durch intrazelluläres EGTA blockiert wird, wahrscheinlich nicht mit einer ähnlichen Änderung des intrazellulären Oberflächenpotentials verbunden. Die Spannungsverschiebungen der Aktivierung und Inaktivierung durch extrazelluläre zweiwertige Kationen, die einzeln oder in Mischungen verwendet werden, können durch die Gouy-Chapman-Theorie für die diffuse Doppelschicht mit Bindung beschrieben werden (Gilbert & Ehrenstein, 1969; McLaughlin, Szabo & Eisenman, 1971). Aus den Werten des Oberflächenpotentials und der Boltzman-Verteilung haben wir Oberflächenkonzentrationen berechnet, die die folgenden experimentellen Beobachtungen vorhersagen: 1) die Sättigung der Strom-Konzentrations-Beziehungen, wenn sich das Oberflächenpotential maximal ändert; 2) der Anstieg des Spitzenstroms, wenn Ca-Ionen durch Sr- oder Ba-Ionen ersetzt werden; und 3) die größere hemmende Wirkung von Mg auf IBa als ICa. Die Theorie deutet darauf hin, dass die Oberflächenladung selbst bei 1 M o nicht vollständig abgeschirmt werden kann und dass die Eigenschaften des Ca-Kanals daher unter Berücksichtigung der Oberflächenladungseffekte bewertet werden müssen. So sind beispielsweise die relativen Permeabilitäten von Ca-, Ba- und Sr-Ionen nach Korrektur der Oberflächenladungseffekte gleichwertig. In Gegenwart von Co-Ionen sind Ca-Ionen jedoch durchlässiger als Ba-Ionen, was darauf hindeutet, dass eine Kanalbindungsstelle beteiligt sein könnte.