Йонните канали - мембрана биологична функция

Йони Na ​​+, К +, Са2 +, CI - прониква в клетката и излиза навън през специални, попълнено флуидни канали. размер на канала е доста малък (диаметър 0.5-0.7 нанометра). Изчисленията показват, че общата площ на каналите е малка част от повърхността на клетъчната мембрана.

функция йонен канал се изследва по различни начини. Най-често срещаният метод е напрежение скоба, или «фиксация на напрежението». Същността на метода се състои в това, че с помощта на специални електронни системи за обработка на опита променена и се фиксира на определено ниво на мембранния потенциал. Когато тази измерена стойност на йонен ток, преминаващ през мембраната. Ако потенциална разлика константа, в съответствие със закона на Ом, размерът на сегашната пропорционална на провеждане на йонните канали. В отговор на стъпаловиден отвор деполяризация някои канали, съответстващи йони влизат в клетката чрез електрохимична градиент, т.е. има йонен ток, който деполяризира клетката. Тази промяна се открива чрез усилвателя контрол и преминава през мембрана електрически ток равна по размер, но противоположни по посока мембранен йонен ток. Когато тази разлика не се променя трансмембранен потенциал на. Комбинирано използване на фиксиране на капацитета и специфичните блокери на йонните канали доведе до откриването на различни видове йонни канали в клетъчната мембрана.

Текущо инсталирани много видове канали за различни йони. Някои от тях са високо специфични, като последната, освен главния йон може да извършва други йони.

Изследване на отделните канали може да функционира, чрез определяне на потенциала на местния «път-скоба»; Стъкло микроелектрода (микропипета), напълнен с физиологичен разтвор, мембраната се притиска към повърхността и да се създаде лек вакуум. В тази част на мембраната, се обръща внимание на микроелектроди. Ако зоната на всмукване е йонен канал, записаната единична активност канал. стимулиране и канална система за записване дейност почти не се различава от системата за фиксация на напрежението.

Токът през един йонен канал е с правоъгълна форма и същата амплитуда за различни видове канали. Продължителност канал в отворено състояние има вероятностен характер, но зависи от големината на мембранния потенциал. общия йонен ток се определя от вероятността, че са в отворено състояние в даден период от време определен брой канали.

Външната част на канала е сравнително достъпни за проучване, изследване на вътрешността на значителните трудности. PG Kostyuk вътреклетъчен диализа се разработи метод, който позволява да се проучи вход функция и изходни структури йонни канали, без използването на микроелектроди. Оказа се, че част от йонните канали, отворени към извънклетъчното пространство, в съответствие с техните функционални свойства, различни от страна на канала, обърната с лице към интрацелуларната среда.

Че йонни канали осигуряват две важни свойства на мембраната: селективност и проводимост.

Селективност или селективност, каналът се осигурява от специалната протеинова структура. Повечето от каналите са електрически управляем, т.е. тяхната способност за провеждане на йони зависи от потенциала на мембраната. Каналът не е хомогенна в неговите функционални характеристики, особено протеинови структури, разположени на входа на канала и изхода (така наречените механизми Gate).

Разглеждане на принципа на действие на йонни канали на един пример на натриевия канал. Смята се, че в покой състояние зависим натриев канал е затворен. Когато клетъчната мембрана деполяризация до определено ниво е откриването на т-порта активиране (активиране) и укрепване входящо Na + йони в клетката. В рамките на няколко милисекунди след отваряне на вратата се появява т-п-затваряне порта, разположен на изхода на натриеви канали (инактивиране). Деактивацията развива в клетъчната мембрана, много бързо и степента на инактивиране зависи от размера и времето на действие на стимул деполяризирания.

Работа натриеви канали се определят от потенциала на мембрана в съответствие с някои закони на вероятността. Изчислено че активиран натриев канал предава само 6000 йони на 1 милисекунда. Това е много важно натриев ток, който преминава през мембраната по време на възбуждане е сумата от хиляди индивидуални потоци.

При генериране на един потенциал на действие в дебел промяна на нервните влакна в концентрацията на Na + йони в вътрешната среда е само 1/100000 на вътрешните съдържанието на Na йони сепия гигантски аксон. Въпреки това, тази промяна в концентрацията може да бъде много важно за тънки нервни влакна.

Освен натрий, в клетъчните мембрани монтиран други видове канали, селективно пропускливи за някои йони: К +, Са2 +, и съществуват канали за тези йонни видове (виж таблица 2.1 ..).

Hodgkin и Хъксли формулирани принцип на "независимост" канали, съгласно който натрий и калий преминава през мембраната независими един от друг.

проводимост имот различни канали по различен начин. По-специално, за метод инактивиране калиев канал на натриев канал не съществува. Съществуват специфични калиеви канали, са активирани чрез увеличаване на вътреклетъчната концентрация на калций и деполяризация на клетъчната мембрана. Активирането на калций-зависими калиеви канали ускорява реполяризация, като възстанови първоначалната стойност на потенциала на покой.

От особен интерес са калциеви канали.

Входящо калциев ток обикновено не е достатъчно голям, за да деполяризиране клетъчната мембрана нормално. Най-често на калций в клетката действа като "пратеник" или вторичен посредник. активиране калциев канал е снабден с деполяризация на клетъчната мембрана, например натриев входящ ток.

Калций процес канал инактивиране е доста сложно. От една страна, увеличаване на вътреклетъчната концентрация на свободни калциеви резултати в калциев канал инактивиране. От друга страна, цитоплазмени протеини се свързват калций, като по този начин се поддържа дълго време стабилен калциев текущата стойност, макар и с ниско ниво; с натриев ток е напълно подтисната. Калциевите канали играят важна роля в сърдечните клетки. electrogenesis кардиомиоцити се обсъжда в глава 7. електрофизиологични характеристики на клетъчните мембрани се изследва чрез специални методи.