Ion csatornák

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. augusztus 31-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 23 szerkesztést igényelnek .

Az ioncsatornák  pórusképző fehérjék (egyetlen vagy egész komplexek), amelyek fenntartják az összes élő sejt sejtmembránjának külső és belső oldala között fennálló potenciálkülönbséget . Ezek transzportfehérjék . Segítségükkel az ionok elektrokémiai gradienseik szerint mozognak a membránon keresztül. Az ilyen komplexek azonos vagy homológ fehérjék halmaza, amelyek sűrűn vannak elhelyezve a membrán lipid kettős rétegében a vízpórus körül. A csatornák a plazmalemmában és a sejt néhány belső membránjában találhatók.

A Na + ( nátrium ) , K + ( kálium ) , Cl - ( klór ) és Ca 2 + ( kalcium ) ionok áthaladnak az ioncsatornákon . Az ioncsatornák nyitása és zárása miatt a membrán különböző oldalain megváltozik az ionok koncentrációja és eltolódik a membránpotenciál.

A csatornafehérjék olyan alegységekből állnak , amelyek összetett térbeli konfigurációjú struktúrát alkotnak, és amelyekben a pórusokon kívül rendszerint a nyitás, zárás, szelektivitás , inaktiváció , befogadás és szabályozás molekuláris rendszerei vannak . Az ioncsatornáknak több helye (helye) is lehet a kontroll anyagokhoz való kötődéshez.

Ioncsatornák típusai

Az ioncsatornák osztályozása különböző paraméterek szerint történik, ezért még nincs egységes osztályozásuk.

Tehát lehetséges az osztályozás az azonos típusú gének szerkezete (szerkezete) és eredete szerint .

Ennek az elvnek megfelelően például a ligandummal aktivált ioncsatornák három családját különböztetjük meg [1] :

  1. purinreceptorokkal ( ATP - aktivált);
  2. nikotin ACh receptorokkal , GABA , glicin és szerotonin receptorokkal ; _ _
  3. glutamát receptorokkal . _

Ebben az esetben a különböző ionszelektivitással rendelkező ioncsatornák , valamint a különböző ligandumok receptoraival rendelkező ioncsatornák ugyanabba a családba tartoznak . Másrészt azonban az ezeket a csatornákat alkotó fehérjék szerkezetében és eredetében nagy hasonlóságot mutatnak.

Az ioncsatornákat szelektivitás szerint is osztályozhatjuk a rajtuk áthaladó ionok függvényében : nátrium, kálium, kalcium, klorid , proton ( hidrogén ).

A funkcionális besorolás [2] szerint az ioncsatornákat állapotuk kezelésének módja szerint a következő típusokba soroljuk:

  1. Kezeletlen (független).
  2. Potenciálvezérelt (potenciálérzékeny, feszültségfüggő, feszültségfüggő).
  3. Ligand-vezérelt (kemokontrollált, kemoszenzitív, kemodependens, ligandumfüggő, receptor- aktivált).
  4. Közvetetten szabályozott (másodlagosan szabályozott, ionaktivált, ionfüggő, hírvivő által vezérelt, metabotróp receptorok által vezérelt ).
  5. Együtt adva ( NMDA -receptor-csatorna komplex). Mindkét ligandum és a membrán bizonyos elektromos potenciálja egyszerre nyitja meg őket . Elmondhatjuk, hogy kettős vezérléssel rendelkeznek. Példa: NMDA-receptor-csatorna komplex, amely egy komplex vezérlőrendszerrel rendelkezik, amely 8 receptorhelyet-helyet tartalmaz, amelyekhez különféle ligandumok kötődhetnek.
  6. Stimulus -vezérelt (mechanoszenzitív, mechanoszenzitív, a lipid kettősréteg megnyújtásával aktiválódik, protonaktivált , hőmérséklet-érzékeny).
  7. Aktin által szabályozott (aktin által szabályozott, aktin által szabályozott, aktin által szabályozott csatornák).
  8. Connexonok (kettős pórusok).

Kétféle csatorna a legelterjedtebb: a ligandumkapukkal ellátott ioncsatornák (amelyek különösen a neuromuszkuláris csomópontok posztszinaptikus membránjában találhatók) és a feszültségfüggő kapukkal ellátott ioncsatornák. A ligandumfüggő csatornák a sejtbe érkező kémiai jeleket elektromos jelekké alakítják; különösen a kémiai szinapszisok működéséhez szükségesek . Feszültségfüggő csatornákra van szükség az akciós potenciál terjedéséhez .

Ioncsatornák működése

Nem szabályozott (független) ioncsatornák

Ezek a csatornák általában nyitottak, és állandóan lehetővé teszik az ionok áthaladását rajtuk koncentráció-gradiensük és/vagy elektromos töltésgradiensük mentén a membrán mindkét oldalán diffúzió útján. Egyes ellenőrizetlen csatornák megkülönböztetik az anyagokat, és a koncentráció gradiens mentén önmagukon áthaladnak egy bizonyos méretnél kisebb molekulákon, ezeket "nem szelektív csatornáknak" vagy "pórusoknak" nevezik. Léteznek „szelektív csatornák” is, amelyek átmérőjük és belső felületük szerkezete miatt csak bizonyos ionokat hordoznak. Példák: a nyugalmi membránpotenciál kialakításában szerepet játszó káliumcsatornák , kloridcsatornák , hám-nátriumcsatornák , eritrocita anioncsatornák . [3]

Feszültségfüggő ioncsatornák

Ezek a csatornák ( kalciumcsatornák L- , N- , P- , Q- , R- , T-típusok , Potenciálfüggő anionos csatorna ) felelősek az akciós potenciál terjedéséért, a membránpotenciál változására kinyílnak és záródnak . Például a nátriumcsatornák. Ha a membránpotenciál a nyugalmi potenciálon marad , a nátriumcsatornák bezáródnak, és nincs nátriumáram. Ha a membránpotenciál pozitív irányba tolódik el, akkor a nátriumcsatornák megnyílnak, és a koncentráció gradiens mentén nátriumionok kezdenek bejutni a sejtbe. 0,5 ms-mal a membránpotenciál új értékének megállapítása után ez a nátriumáram eléri a maximumot. Néhány ezredmásodperc után pedig majdnem 12-re csökken. Nyugalmi membránpotenciál alatt a nátriumionok intracelluláris koncentrációja12 mmol/liter, az extracelluláris koncentrációja pedig 145 mmol/liter. Ez azt jelenti, hogy a csatornák egy idő után bezáródnak az inaktiváció miatt, még akkor is, ha a sejtmembrán depolarizált marad. De zárt állapotban különböznek attól az állapottól, amelyben a nyitás előtt voltak, ma már nem tudnak kinyílni a membrán depolarizációja miatt, azaz inaktiváltak . Ebben az állapotban mindaddig megmaradnak, amíg a membránpotenciál vissza nem tér az eredeti értékére, és megtörténik a helyreállítási periódus, amely több milliszekundumot vesz igénybe.

Ligand-kapuzott ioncsatornák

Ezek a csatornák akkor nyílnak meg, amikor egy neurotranszmitter kötődik a külső receptorhelyeikhez, és megváltoztatja azok konformációját . Kinyitva ionokat engednek be , ezáltal megváltoztatják a membránpotenciált . A ligandumfüggő csatornák szinte érzéketlenek a membránpotenciál változásaira. Elektromos potenciált generálnak, melynek erőssége a szinaptikus hasadékba belépő mediátor mennyiségétől és ott tartózkodási idejétől függ.

Az ioncsatornák tulajdonságai

A csatornákat ionspecifitás jellemzi . Az egyik típusú csatornák csak káliumionokat adnak át, a másik - csak nátriumionokat stb.

A szelektivitás  bizonyos ionok esetében szelektíven megnövelt ioncsatorna-permeabilitás, mások esetében csökkentett. Az ilyen szelektivitást a szelektív szűrő, a csatorna pórusának legszűkebb pontja határozza meg. A szűrő a szűk méretek mellett helyi elektromos töltéssel is rendelkezhet.

A szabályozott permeabilitás  az a képesség, hogy a csatornán bizonyos vezérlési műveletek hatására kinyíljon vagy zárjon.

Az inaktiválás  egy ioncsatorna azon képessége, hogy a nyitás után bizonyos idővel automatikusan csökkenti a permeabilitását, még akkor is, ha az aktiváló tényező, amely megnyitotta, továbbra is működik.

A blokkolás egy ioncsatorna azon képessége, hogy blokkoló anyagok hatására rögzíti valamelyik állapotát, és nem reagál a szokásos vezérlési műveletekre. A blokkolást blokkoló anyagok okozzák, amelyeket antagonistáknak, blokkolóknak vagy lítikusoknak nevezhetünk.

A plaszticitás  egy ioncsatorna azon képessége, hogy megváltoztatja tulajdonságait, jellemzőit. A plaszticitást biztosító leggyakoribb mechanizmus a membrán citoplazmatikus oldaláról származó csatornafehérjék aminosavainak foszforilációja protein kináz enzimek által .

Felfedezés

A biopotenciálok membránelméletének megalapítója Julius Bernstein volt . Az ioncsatorna-modellt Alan Hodgkin és Andrew Huxley írta le egy sor tanulmányban 1952-ben. Az idegsejtek membránjának perifériás és központi régióiban a gerjesztés és gátlás ionos mechanizmusaival kapcsolatos felfedezésekért A. Hodgkin és E. Huxley 1963 -ban fiziológiai és orvosi Nobel-díjat kapott. Megosztották John Ecclesszel , aki a különféle ionok transzportjának mechanizmusait tanulmányozta a serkentő és gátló szinapszisokban . Hodgkin és Huxley klasszikus munkái alapul szolgáltak a későbbi vizsgálatokhoz, amelyek az ioncsatornák szerkezeti és funkcionális szerveződését és szabályozási mechanizmusait vizsgálták különböző sejttípusokban [4] .

Ioncsatorna a művészetben

A KcsA káliumcsatorna szerkezetére épülő 1,5 méter magas Egy ötlet születése szobor a Nobel-díjas Roderick MacKinnon számára készült [5] . Az alkotás egy drótvázat tartalmaz, amelyben egy fújt sárga üvegtárgy található, amely a csatornaszerkezet fő üregét jelenti.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Egy gerjeszthető sejt ioncsatornái (szerkezet, funkció, patológia) / Zefirov A. L., Sitdikova G. F. Kazan: Art Cafe, 2010. 271 p.
  2. ↑ Sazonov V. F. A membránioncsatornák funkcionális osztályozása // A FÁK III. Élettani Kongresszusának tudományos munkái. M.: Orvostudomány-Egészség, 2011. S. 72.
  3. ↑ Membránion csatornák Archív másolat 2011. december 13-án a Wayback Machine -nél / Sazonov V. F., a biológiai tudományok kandidátusa.
  4. ↑ Az idegimpulzus ionelmélete
  5. ↑ Ball, Philip. A tégely: A tudomány által ihletett művészetnek többnek kell lennie egy szép képnél  //  Chemistry World :magazin. - 2008. - március ( 5. köt . 3. sz .). - P. 42-43 . Az eredetiből archiválva: 2013. június 20.

Bibliográfia

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
 Membránszállítás
A vegyi anyagok sejtmembránon keresztüli szállításának mechanizmusai
Passzív szállítás
aktiv szállitás
citózis
Endocitózis
ExocitózisDegranuláció