Презентация на тему Ионные каналы, строение, классификация, способ активации, прикладные аспекты клетки. (Лекция 2)

различия
в ионном составе вне- и внутриклеточной сред
(концентрационный градиент)
Градиент

(раз)

обеспечиваются пассивным движением ионов через мембрану

Для того, чтобы ионы

могли двигаться через мембрану, необходимо создать разность концентраций снаружи и внутри клетки (концентрационный градиент)

против концентрационного и/или электрического градиента
Первичный
Вторичный
Пассивный – без затрат энергии,

по концентрационному и/или электрическому градиенту
Простая диффузия (ионные каналы)
Облегченная диффузия (белки-переносчики)
Осмос

необходимо иметь мембранные структуры, сообщающие вне- и внутриклеточную среду

(ионные каналы)

1-1000 каналов на квадратный микрометр мембраны

в нейрональной сигнализации, различают 2 основных типа ионных каналов

– каналы покоя и воротные -gate- (управляемые) каналы.

Каналы покоя открываются в покое без влияния внешних факторов. Они участвуют, преимущественно, в поддержании мембранного потенциала покоя и проницаемы для ионов К или Сl.


Большинство gate-каналов в покое закрыто. Вероятность их открытия регулируется определенными воздействиями. Они участвуют в генерации электрических сигналов.

под действием адекватного стимула
Активация- открытие канала под действием адекватного

стимула.
Инактивация – состояние, когда канал закрыт и адекватный стимул не действует (для потенциалзависимых каналов) или десенситизация –для лигандактивируемых каналов)

Ca++, Cl-)
По механизму активации
1.Потенциалзависимые (Na+, K+, Ca++)
2.Хемочувствительные

(лигандактивируемые) –1) ионотропные рецепторы (Н-ХР, NMDA-Р, пуриновые Р и др.) 2) активируются с цитоплазматической стороны Кса,
3.Механочувствительные (в волосковых клетках уха, в кардиомиоцитах др.)
По проводимости
Большой проводимости Na+, К Са , АХ (рецептор)
Малой проводимости Ca++
По скорости активации
(активация увеличивает вероятность открытия)
Быстровозбудимые Na+
Медленно активируемые медленные К+ каналы
По инактивации
Инактивируемые Na+
Неинактивируемые медленные К+ каналы
По времени жизни
Короткоживущие (менее 1 мс ) Н-ХР, Na+
Долгоживущие (более 100 мс ) пуриновые рецепторы

Cl- каналы ).
Селективность определяется
размерами поры и иона,

гидратной оболочкой,
зарядом иона
зарядом внутренней поверхности канала


Неселективные

каналы
Каналы, активирующиеся растяжением
Активация химическими веществами
Внеклеточная активация
Внутриклеточная активация

закрытого в открытое состояние происходит моментально.
Канал открывается на определенное

время, которое варьирует случайным образом. Среднее время открытого состояния (мс).
Активация- увеличение вероятности открытия канала под действием адекватного стимула.
Деактивация- снижение вероятности открытия канала под действием адекватного стимула.
Инактивация – переход канала в новое конформационное состояние, когда адекватный стимул не действует.
Блокирование открытого состояния- токсины, ионы и др.

связана со скоростью движения ионов через него и пропорциональна

потенциалу на мембране
i = gV,
где V –потенциал на мембране (в B),
i – величина тока через канал (в A),
константа g – проводимость канала (в Cм)

Проводимость ионного канала зависит от легкости, с которой ионы проходят через канал – проницаемости (внутреннее свойство канала), и от концентрации ионов у устьев канала.

Ионный ток, текущий через мембрану клетки
I= i *P* N,
где i – ток через отдельный канал,
P- вероятность открытия канала,
N- количество каналов в мембране.

мутации
Экспрессия в чужеродные клетки

и кальциевых каналов представляет собой одну белковую молекулу с

четырьмя доменами (I-IV), соединенными внутриклеточными аминокислотными петлями. Каждый домен имеет 6 спиральных трансмембранных сегментов. Сворачивание α-субъединицы образует канал. α-субъединица калиевого канала похожа на одиночный домен натриевого или кальциевого канала. В этом случае канал образуется за счет стыковки 4 α-субъединиц. Справа показано схематическое изображение каналов (вид сверху) Указано взаимное расположение порообразующих (α) и вспомогательных (регуляторных) субъединиц (малые кружки).

менять потенциал на мембране
Возможность менять ионный состав и добавлять

любые исследуемые вещества с обоих сторон мембраны

Гигаомный контакт

медицины
Эрвин Нейер и Берт

Сакманн

«за открытия в области работы
одиночных ионных каналов»

двумя силами:

1) химической движущей силой, которая зависит от

концентрационного градиента,

2) электрической движущей силой, которая зависит от разности электрического потенциала на мембране.

Потенциал на мембране, когда электрическая сила точно уравновешивается химической силой и движение ионов через канал прекращается назвали равновесным потенциалом Е.

Е

цитоплазма

47
Cl-каналы
i = gV,
i = g (V- Е)

можно рассчитать из уравнения, полученного в 1888 году немецким

физическим химиком Walter Nernst на основании принципов термодинамики.




Где R – газовая постоянная, Т – температура (по Келвину), z – валентность иона, F – константа Фарадея, [Х]о и [Х]in – концентрации ионов внутри и снаружи клетки.


Уравнение Нернста можно использовать для расчета равновесного потенциала любого иона по обе стороны мембраны, проницаемой для данного иона.