Jonkanaler
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 31 augusti 2019; kontroller kräver 23 redigeringar .Jonkanaler är porbildande proteiner (enkla eller hela komplex) som upprätthåller den potentiella skillnaden som finns mellan de yttre och inre sidorna av cellmembranet hos alla levande celler . De är transportproteiner . Med deras hjälp rör sig joner enligt deras elektrokemiska gradienter genom membranet. Sådana komplex är en uppsättning identiska eller homologa proteiner tätt packade i lipiddubbelskiktet av membranet runt vattenporen. Kanaler finns i plasmalemma och några av cellens inre membran.
Na + ( natrium ), K + ( kalium ), Cl- ( klor ) och Ca 2+ ( kalcium ) joner passerar genom jonkanalerna . På grund av öppning och stängning av jonkanaler förändras koncentrationen av joner på olika sidor av membranet och membranpotentialen skiftar.
Kanalproteiner är sammansatta av subenheter som bildar en struktur med en komplex rumslig konfiguration, där det, förutom poren, vanligtvis finns molekylära system för öppning, stängning, selektivitet , inaktivering , mottagning och reglering . Jonkanaler kan ha flera platser (ställen) för bindning till kontrollsubstanser.
Typer av jonkanaler
Klassificering av jonkanaler utförs enligt olika parametrar och därför finns det ingen enda enhetlig klassificering för dem ännu.
Så en klassificering är möjlig enligt struktur (struktur) och ursprung från samma typ av gener .
Enligt denna princip särskiljs till exempel tre familjer av ligandaktiverade jonkanaler [1] :
- med purinreceptorer (ATP - aktiverade);
- med nikotiniska ACh - receptorer , GABA , glycin och serotoninreceptorer ; _
- med glutamatreceptorer . _
I detta fall faller jonkanaler med olika jonselektivitet , såväl som med receptorer för olika ligander , i samma familj . Men å andra sidan har proteinerna som bildar dessa kanaler en stor likhet i struktur och ursprung.
Jonkanaler kan också klassificeras efter selektivitet beroende på de joner som passerar genom dem : natrium, kalium, kalcium, klorid , proton ( väte ).
Enligt den funktionella klassificeringen [2] grupperas jonkanaler enligt sätten att hantera sitt tillstånd i följande typer:
- Ohanterad (oberoende).
- Potentialstyrd (potentialkänslig, spänningsberoende, spänningsstyrd).
- Ligandkontrollerad (kemokontrollerad, kemokänslig, kemoberoende, ligandberoende, receptoraktiverad ).
- Indirekt kontrollerad (sekundärt kontrollerad, jonaktiverad, jonberoende, budbärarkontrollerad , kontrollerad av metabotropa receptorer ).
- Samtidigt administreras ( NMDA -receptor-kanalkomplex). De öppnas samtidigt av både ligander och en viss elektrisk potential hos membranet . Vi kan säga att de har en dubbel kontroll. Exempel: NMDA-receptor-kanalkomplex, som har ett komplext kontrollsystem som inkluderar 8 receptorställen-ställen till vilka olika ligander kan binda.
- Stimuluskontrollerad (mekanokänslig, mekanokänslig, aktiverad genom att sträcka lipiddubbelskiktet, protonaktiverad , temperaturkänslig).
- Aktinkontrollerade (aktinreglerade, aktinreglerade, aktinstyrda kanaler).
- Connexons (dubbla porer).
Två typer av kanaler är vanligast: jonkanaler med ligandstyrda grindar (särskilt belägna i det postsynaptiska membranet av neuromuskulära förbindelser) och jonkanaler med spänningsstyrda grindar. Ligandberoende kanaler omvandlar kemiska signaler som kommer till cellen till elektriska signaler; de är nödvändiga, särskilt för driften av kemiska synapser . Spänningsstyrda kanaler behövs för aktionspotentialutbredning .
Drift av jonkanaler
Okontrollerade (oberoende) jonkanaler
Dessa kanaler är vanligtvis öppna och tillåter konstant joner att passera genom dem genom diffusion längs deras koncentrationsgradient och/eller längs den elektriska laddningsgradienten på båda sidor av membranet. Vissa okontrollerade kanaler särskiljer ämnen och passerar genom sig själva längs koncentrationsgradienten alla molekyler mindre än en viss storlek, de kallas "icke-selektiva kanaler" eller "porer". Det finns också "selektiva kanaler", som på grund av sin diameter och strukturen på den inre ytan bara bär vissa joner. Exempel: kaliumkanaler involverade i bildandet av vilamembranpotentialen, kloridkanaler , epiteliala natriumkanaler , erytrocytanjonkanaler . [3]
Spänningsstyrda jonkanaler
Dessa kanaler är ( kalciumkanaler L- , N- , P- , Q- , R- , T-typer , Potentialberoende anjoniska kanaler ) är ansvariga för utbredningen av aktionspotentialen, de öppnar och stänger som svar på en förändring i membranpotentialen . Till exempel natriumkanaler. Om membranpotentialen hålls vid vilopotentialen stängs natriumkanalerna och det finns ingen natriumström. Om membranpotentialen skiftar i positiv riktning kommer natriumkanalerna att öppnas och natriumjoner kommer att börja komma in i cellenlängs koncentrationsgradienten . 0,5 ms efter upprättandet av ett nytt värde på membranpotentialen kommer denna natriumström att nå ett maximum. Och efter några millisekunder sjunker den till nästan 12. Under vilomembranpotentialen är den intracellulära koncentrationen av natriumjoner 12 mmol/liter och den extracellulära koncentrationen är 145 mmol/liter. Detta innebär att kanalerna stänger efter en tid på grund av inaktivering, även om cellmembranet förblir depolariserat . Men när de är stängda skiljer de sig från tillståndet de var i innan de öppnades, nu kan de inte öppnas som svar på membrandepolarisering, det vill säga de är inaktiverade . I detta tillstånd kommer de att finnas kvar tills membranpotentialen återgår till sitt ursprungliga värde och en återhämtningsperiod äger rum, som tar flera millisekunder.
Ligand-styrda jonkanaler
Dessa kanaler öppnas när en signalsubstans binder till deras yttre receptorställen och ändrar deras konformation . När de öppnar sig släpper de in joner , vilket förändrar membranpotentialen . Ligandberoende kanaler är nästan okänsliga för förändringar i membranpotentialen. De genererar en elektrisk potential, vars styrka beror på mängden mediator som kommer in i den synaptiska klyftan och tiden den är där.
Egenskaper för jonkanaler
Kanalerna kännetecknas av jonspecificitet . Kanaler av en typ passerar bara kaliumjoner, den andra - bara natriumjoner etc.
Selektivitet är selektivt ökad jonkanalpermeabilitet för vissa joner och reducerad för andra. Sådan selektivitet bestäms av det selektiva filtret, den smalaste punkten i kanalporen. Filtret kan, förutom smala dimensioner, även ha en lokal elektrisk laddning.
Kontrollerad permeabilitet är förmågan att öppna eller stänga under vissa kontrollåtgärder på kanalen.
Inaktivering är förmågan hos en jonkanal att automatiskt sänka sin permeabilitet en tid efter att den öppnats, även om den aktiverande faktorn som öppnade dem fortsätter att verka.
Blockering är förmågan hos en jonkanal, under verkan av blockerande ämnen, att fixera ett av dess tillstånd och inte svara på vanliga kontrollåtgärder. Blockering orsakas av blockerande ämnen, som kan kallas antagonister, blockerare eller lytika.
Plasticitet är förmågan hos en jonkanal att ändra dess egenskaper, dess egenskaper. Den vanligaste mekanismen som ger plasticitet är fosforyleringen av aminosyrorna i kanalproteiner från den cytoplasmatiska sidan av membranet av proteinkinasenzymer .
Upptäckt
Grundaren av membranteorin om biopotentialer var Julius Bernstein . Jonkanalmodellen beskrevs av Alan Hodgkin och Andrew Huxley i en serie tidningar 1952. För upptäckter rörande de joniska mekanismerna för excitation och hämning i de perifera och centrala områdena av nervcellernas membran fick A. Hodgkin och E. Huxley 1963 Nobelpriset i fysiologi eller medicin . De delade det med John Eccles , som studerade mekanismerna för transport av olika joner i excitatoriska och hämmande synapser . De klassiska verken av Hodgkin och Huxley tjänade som grund för efterföljande studier av den strukturella och funktionella organisationen och mekanismerna för reglering av jonkanaler i olika celltyper [4] .
Jonkanal i konsten
Den 1,5 meter höga Birth of an Idea-skulpturen baserad på KcsA-kaliumkanalstrukturen skapades för Nobelpristagaren Roderick MacKinnon [5] . Verket innehåller en trådram som håller ett blåst gult glasobjekt som representerar kanalstrukturens huvudhålighet.
Se även
- Membrantransport
- Natrium-kaliumpump (Na + /K + -ATP-as)
- Kalciumpump (Ca 2+ -ATPas)
- protonpump
- Cyklisk nukleotidberoende jonkanal
- HCN-kanal
- kalciumkanaler
- Mekanokänsliga jonkanaler
- Ljusberoende jonkanal
- Biopotential
Anteckningar
- ↑ Jonkanaler i en exciterbar cell (struktur, funktion, patologi) / Zefirov A. L., Sitdikova G. F. Kazan: Art Cafe, 2010. 271 s.
- ↑ Sazonov V. F. Funktionell klassificering av membranjonkanaler // Vetenskapliga arbeten från III Congress of Physiologists of the CIS. M.: Medicin-Hälsa, 2011. S. 72.
- ↑ Membranjonkanaler Arkivexemplar daterad 13 december 2011 på Wayback Machine / Sazonov V. F., kandidat för biologiska vetenskaper.
- ↑ Jonisk teori om nervimpulser
- ↑ Ball, Philip. Degeln: Konst inspirerad av vetenskap borde vara mer än bara en vacker bild // Chemistry World :tidskrift. - 2008. - Mars ( vol. 5 , nr 3 ). - S. 42-43 . Arkiverad från originalet den 20 juni 2013.
Bibliografi
- Grundläggande och klinisk fysiologi / Ed. Kamkina A.G. och Kamensky A.A. - M . : Publishing Center "Academy", 2004. - 1072 sid. - 5000 exemplar. — ISBN 978-5-7695-1675-7 .
- Joniska kanaler / Magazanik L. G. // Great Russian Encyclopedia : [i 35 volymer] / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M . : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
- Transport av joner / Antonov V. F. // Big Medical Encyclopedia : i 30 volymer / kap. ed. B.V. Petrovsky . - 3:e uppl. - M .: Soviet Encyclopedia , 1985. - T. 25: Tenius - Koldioxid. — 544 sid. : sjuk.
- Jonpumpar / Magazanik L. G. // Great Russian Encyclopedia : [i 35 volymer] / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M . : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
Länkar
 Ordböcker och uppslagsverk | ||||
|---|---|---|---|---|
| ||||
| Membrantransport | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Mekanismer för transport av kemikalier över cellmembranet | |||||
| Passiv transport |
| ||||
| aktiv transport | |||||
| cytos |
| ||||