Ionikanavia

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 31. elokuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 23 muokkausta .

Ionikanavat  ovat huokosia muodostavia proteiineja (yksittäisiä tai kokonaisia ​​komplekseja), jotka ylläpitävät potentiaalieroa , joka on olemassa kaikkien elävien solujen solukalvon ulko- ja sisäpuolen välillä . Ne ovat kuljetusproteiineja . Niiden avulla ionit liikkuvat sähkökemiallisten gradienttiensa mukaisesti kalvon läpi. Tällaiset kompleksit ovat sarja identtisiä tai homologisia proteiineja, jotka ovat tiiviisti pakattu kalvon lipidikaksoiskerrokseen vesihuokosten ympärillä. Kanavat sijaitsevat plasmalemmassa ja joissakin solun sisäkalvoissa.

Na + ( natrium ), K + ( kalium ), Cl ( kloori ) - ja Ca 2+ ( kalsium ) -ionit kulkevat ionikanavien läpi . Ionikanavien avautumisesta ja sulkeutumisesta johtuen ionien pitoisuudet kalvon eri puolilla muuttuvat ja kalvopotentiaali siirtyy.

Kanavaproteiinit koostuvat alayksiköistä , jotka muodostavat monimutkaisen avaruudellisen konfiguraation rakenteen, jossa huokosten lisäksi on yleensä molekyylisysteemejä avautumisesta, sulkemisesta, selektiivisyydestä , inaktivaatiosta , vastaanottamisesta ja säätelystä . Ionikanavissa voi olla useita kohtia (kohtia) sitoutumista varten kontrolliaineisiin.

Ionikanavien tyypit

Ionikanavien luokittelu tapahtuu eri parametrien mukaan, joten niille ei ole vielä olemassa yhtä yhtenäistä luokitusta.

Luokittelu on siis mahdollista samantyyppisten geenien rakenteen (rakenteen) ja alkuperän mukaan .

Tämän periaatteen mukaan erotetaan esimerkiksi kolme ligandiaktivoitujen ionikanavien perhettä [1] :

  1. puriinireseptoreiden kanssa (ATP-aktivoitu) ;
  2. nikotiini - ACh - reseptorien , GABA- , glysiini- ja serotoniinireseptorien kanssa ;
  3. glutamaattireseptorien kanssa . _

Tässä tapauksessa ionikanavat, joilla on erilainen ioniselektiivisyys , samoin kuin eri ligandien reseptorit , kuuluvat samaan perheeseen . Mutta toisaalta, näitä kanavia muodostavilla proteiineilla on suuri samankaltaisuus rakenteeltaan ja alkuperältään.

Ionikanavat voidaan luokitella myös selektiivisyyden mukaan niiden läpi kulkevien ionien mukaan : natrium, kalium, kalsium, kloridi , protoni ( vety ).

Toiminnallisen luokituksen [2] mukaan ionikanavat ryhmitellään tilanhallintatapojen mukaan seuraaviin tyyppeihin:

  1. Hallitsematon (riippumaton).
  2. Potentiaaliohjattu (potentiaaliherkkä, jänniteriippuvainen, jänniteportti).
  3. Ligandikontrolloitu (kemokontrolloitu, kemosensitiivinen, kemoriippuvainen, ligandiriippuvainen, reseptoriaktivoitu ).
  4. Epäsuorasti ohjattu (toissijaisesti ohjattu, ioniaktivoitu, ioniriippuvainen, lähetti - ohjattu, metabotrooppisten reseptorien ohjaama ).
  5. Yhteiskäyttö ( NMDA -reseptori-kanavakompleksi). Ne avautuvat samanaikaisesti sekä ligandien että tietyn kalvon sähköpotentiaalin vaikutuksesta . Voimme sanoa, että heillä on kaksoishallinta. Esimerkki: NMDA-reseptori-kanavakompleksi, jossa on monimutkainen ohjausjärjestelmä, joka sisältää 8 reseptorikohtaa-kohtaa, joihin erilaiset ligandit voivat sitoutua.
  6. Stimulus - ohjattu (mekaaninen, mekaaninen, aktivoituu venyttämällä lipidikaksoiskerrosta, protoniaktivoitu , lämpötilaherkkä).
  7. Aktiinisäädellyt (aktiinisäädellyt, aktiinisäädellyt, aktiinin ohjatut kanavat).
  8. Connexons (kaksoishuokoset).

Yleisimpiä ovat kahden tyyppiset kanavat: ionikanavat, joissa on ligandiportti (sijaitsevat erityisesti hermo-lihasliitosten postsynaptisessa kalvossa) ja ionikanavat, joissa on jänniteporttiportit. Ligandista riippuvaiset kanavat muuttavat soluun tulevat kemialliset signaalit sähköisiksi signaaleiksi; ne ovat välttämättömiä erityisesti kemiallisten synapsien toiminnan kannalta . Jänniteporttikanavat tarvitaan toimintapotentiaalin etenemiseen .

Ionikanavien toiminta

Hallitsemattomat (riippumattomat) ionikanavat

Nämä kanavat ovat yleensä avoimia ja sallivat ionien kulkea jatkuvasti niiden läpi diffuusion kautta pitoisuusgradienttiaan ja/tai sähkövarausgradienttia pitkin kalvon molemmilla puolilla. Jotkut hallitsemattomat kanavat erottavat aineet ja kulkevat itsensä läpi pitoisuusgradienttia pitkin kaikki tiettyä kokoa pienemmät molekyylit, niitä kutsutaan "ei-selektiivisiksi kanaviksi" tai "huokosiksi". On myös "selektiivisiä kanavia", jotka halkaisijansa ja sisäpinnan rakenteensa vuoksi kuljettavat vain tiettyjä ioneja. Esimerkkejä: kaliumkanavat, jotka osallistuvat lepokalvopotentiaalin muodostumiseen, kloridikanavat , epiteelin natriumkanavat , punasolujen anionikanavat . [3]

Jänniteohjatut ionikanavat

Nämä kanavat ovat ( kalsiumkanavat L- , N- , P- , Q- , R- , T-tyypit , potentiaaliriippuvainen anioniset kanavat ) ovat vastuussa toimintapotentiaalin etenemisestä, ne avautuvat ja sulkeutuvat vasteena kalvopotentiaalin muutokselle . Esimerkiksi natriumkanavat. Jos kalvopotentiaali säilyy lepopotentiaalissa , natriumkanavat ovat kiinni eikä natriumvirtaa ole. Jos kalvopotentiaali siirtyy positiiviseen suuntaan, natriumkanavat avautuvat ja natriumioneja alkaa tulla soluun pitoisuusgradienttia pitkin. 0,5 ms kalvopotentiaalin uuden arvon määrittämisen jälkeen tämä natriumvirta saavuttaa maksiminsa. Ja muutaman millisekunnin kuluttua se putoaa lähes 12 :een. Lepokalvopotentiaalin aikana natriumionien solunsisäinen pitoisuus12 mmol/l ja solunulkoinen pitoisuus 145 mmol/l. Tämä tarkoittaa, että kanavat sulkeutuvat jonkin ajan kuluttua inaktivoitumisen vuoksi, vaikka solukalvo pysyisikin depolarisoituneena . Mutta suljettuina ne ovat erilaisia ​​kuin ennen avaamista, nyt ne eivät voi avautua vasteena kalvon depolarisaatiolle, eli ne ovat inaktivoituja . Tässä tilassa ne pysyvät, kunnes kalvopotentiaali palaa alkuperäiseen arvoonsa ja tapahtuu toipumisjakso, joka kestää useita millisekunteja.

Ligandiportit ionikanavat

Nämä kanavat avautuvat, kun välittäjäaine sitoutuu niiden ulkoisiin reseptorikohtiin ja muuttaa niiden konformaatiota . Avautuessaan ne päästävät sisään ioneja ja muuttavat siten kalvopotentiaalia . Ligandista riippuvat kanavat ovat lähes herkkiä kalvopotentiaalin muutoksille. Ne synnyttävät sähköpotentiaalin, jonka voimakkuus riippuu synaptiseen rakoon tulevan välittäjän määrästä ja sen läsnäoloajasta .

Ionikanavien ominaisuudet

Kanaville on tunnusomaista ionispesifisyys . Yhden tyypin kanavat läpäisevät vain kaliumioneja, toiset - vain natriumionit jne.

Selektiivisyys  on selektiivisesti lisättyä ionikanavan läpäisevyyttä tietyille ioneille ja pienentynyt toisille. Selektiivisen selektiivisyyden määrittää selektiivinen suodatin, kanavan huokosen kapein kohta. Suodattimessa voi kapeiden mittojen lisäksi olla myös paikallinen sähkövaraus.

Hallittu läpäisevyys  on kyky avautua tai sulkea tiettyjen kanavan ohjaustoimintojen aikana.

Inaktivaatio  on ionikanavan kykyä automaattisesti alentaa läpäisevyyttään jonkin aikaa sen avaamisen jälkeen, vaikka ne avannut aktivoiva tekijä jatkaa toimintaansa.

Estäminen on ionikanavan kykyä estävien aineiden vaikutuksesta korjata jokin tilastaan ​​eikä reagoida tavallisiin ohjaustoimintoihin. Esto johtuu estoaineista, joita voidaan kutsua antagonisteiksi, salpaajiksi tai lyytiksi.

Plastisuus  on ionikanavan kykyä muuttaa ominaisuuksiaan, ominaisuuksiaan. Yleisin plastisuutta tuottava mekanismi on kanavaproteiinien aminohappojen fosforylaatio kalvon sytoplasmapuolelta proteiinikinaasientsyymien toimesta .

Discovery

Biopotentiaalien kalvoteorian perustaja oli Julius Bernstein . Alan Hodgkin ja Andrew Huxley kuvasivat ionikanavamallin julkaisuissa vuonna 1952. A. Hodgkin ja E. Huxley saivat vuoden 1963 fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinnon hermosolujen kalvon perifeeristen ja keskeisten alueiden herättämisen ja eston ionisista mekanismeista . He jakoivat sen John Ecclesin kanssa , joka tutki erilaisten ionien kuljetusmekanismeja kiihottavissa ja estävissä synapseissa . Hodgkinin ja Huxleyn klassiset teokset toimivat perustana myöhemmille tutkimuksille ionikanavien rakenteellisesta ja toiminnallisesta organisaatiosta ja säätelymekanismeista eri solutyypeissä [4] .

Ionikanava taiteessa

1,5 metriä korkea Idean syntymä -veistos, joka perustuu KcsA-kaliumkanavarakenteeseen, luotiin Nobel-palkinnon saaneelle Roderick MacKinnonille [5] . Teos sisältää lankakehyksen, jossa on puhallettu keltainen lasiesine, joka edustaa kanavarakenteen pääonteloa.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Kiihtyvän solun ionikanavat (rakenne, toiminta, patologia) / Zefirov A. L., Sitdikova G. F. Kazan: Art Cafe, 2010. 271 s.
  2. ↑ Sazonov V. F. Membraani-ionikanavien toiminnallinen luokitus // IVY:n III fysiologien kongressin tieteelliset teokset. M.: Medicine-Health, 2011. S. 72.
  3. ↑ Membraani-ionikanavat Arkistokopio päivätty 13. joulukuuta 2011 Wayback Machinessa / Sazonov V. F., biologisten tieteiden kandidaatti.
  4. ↑ Hermoimpulssin ioniteoria
  5. ↑ Ball, Philip. Upokas: Tieteen inspiroima taiteen pitäisi olla enemmän kuin vain kaunis kuva  //  Chemistry World :lehti. - 2008. - Maaliskuu ( osa 5 , nro 3 ) - s. 42-43 . Arkistoitu alkuperäisestä 20. kesäkuuta 2013.

Bibliografia

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
 Kalvon kuljetus
Mekanismit kemikaalien kuljettamiseksi solukalvon läpi
Passiivinen kuljetus
aktiivinen kuljetus
sytoosi
Endosytoosi
EksosytoosiDegranulaatio