ЛЕКЦІЯ №9 на тему:
ІОННІ КАНАЛИ ТА ЕЛЕКТРИЧНА ЗБУДЛИВІСТЬ
Типи регуляції іонних каналів;
Поверхневий потенціал клітини;
Мембранний потенціал;
Потенціал дії та його види;
Поширення ПД. Кабельна теорія;
Воротні струми іонних каналів;
1)Типи регуляції іонних каналів
КАНАЛЬНІ БІЛКИ
Канальні білки в залежності від типу стимулу поділяють на:
Потенціалкеровані (потенціалзалежні) – регулюються зміною мембранного потенціалу;
Механочутливі - регулюються зміною мембранного натягу;
Лігандкеровані – вплив певних хімічних сполук; розділяють на опосередковані та безпосередні.
Іонні канали відкриваються у відповідь на різний стимул.
Ключем механізму до регуляції є потенціал, ліганд та механічний натяг мембрани.
Іонні канали є іонселективними
Конформаційні зміни канальних білків (ворітні механізми) переводять із закритого стану у відкритий.
Іонні канали мають ворота
Вони також Можуть інактивуватися
Iнактивація може проходити декількома механізмами
ТИПИ іонних каналів:
Прості пори (GA, GAP junctions)
Ліганд-керовані канали (Nicotinic receptor)
Потенціал-залежні канали (K-channels)
Помпи (ATP-synthase, Na+, K+- ATPase)
РОДИНИ КАНАЛІВ
Потенціал-залежні
Ліганд-керовані (Extracellular та Intracellular )
Вхідного виправлення
Міжклітинні
Інші
ПОТЕНЦІАЛ-ЗАЛЕЖНІ
Na+ (sodium): I, II, III, µ1, H1, PN3
K+ (potassium): KA, Kv (1-5), Kv(r), Kv(s),KSR, BKCa, IKCa, SKCa, KM, KACh
Ca2+ (calcium): L, N, P, Q, T
Cl- (chloride) : ClC-0 - ClC-8
ЛІГАНД-КЕРОВАНІ Extracellular ligand-gated
nicotinic ACh (muscle): 2 (embryonic), 2 (adult)
nicotinic ACh (neuronal): (2-10), (2-4)
glutamate: NMDA, kainate, AMPA
P2X (ATP)
5-HT3
GABAA: (1-6), (1-4), (1-4), , , (1-3)
Glycine
ЛІГАНД-КЕРОВАНІ (Intracellular ligand-gated)
leukotriene C4-gated Ca2+
ryanodine receptor Ca2+
IP3-gated Ca2+
IP4-gated Ca2+
Ca2+-gated K+
Ca2+-gated non-selective cation
ВХІДНОГО ВИПРАВЛЕННЯ
Kir
1.1-1.3
2.1-2.4
3.1-3.5
4.1-4.2
5.1
6.1-6.2
7.1
МІЖКЛІТИННІ
Канали щілинних контактів
Cx26
Cx32
Cx37
Cx40
Cx43
Cx45
Cx50
Cx56
ІНШІ
Механочутливі
Мітохондріальні
Ядерні
Аквапорини
Везикулярні (synaptophysin)
2)Поверхневий потенціал клітини
На зовнішній поверхні клітин, зокрема збудливих, розташовані аніонні групи, що несуть негативні заряди , а також декілька позитивно заряджених протонованих аміногруп. Через суттєве домінування аніонних груп на поверхні створюється сумарний негативний поверхневий потенціал. Розглядаючи структури, що несуть заряди, слід врахувати цвітер-іони, голівки фосфоліпідів, залишки сіалової кислоти.
Поверхневий потенціал мембрани впливає на примембранні концентрації іонів й на сенсори напруги потенціалзалежних іонних каналів. Відстань від мембрани, на яку поширюється електростатична дія її поверхневих зарядів, характеризується дебаєвською довжиною, що залежить від іонної сили.
Наприклад, дебаєвська довжина для розчину Рінгера – 0,9 нм, для морської води – 0,46 нм.
Дійсне значення поверхневого потенціалу мембрани (Еm) зображено на рисунку і визначається наступним чином:
Для кількісного опису феноменів, пов'язаних зі зміною поверхневого потенціалу клітин і штучних мембран, широко використовують модель Гуі-Чапмена. За цією моделлю плоска поверхня має рівномірно розподілені заряди, що містяться в розчині електроліту. На іони у примембранному просторі діють електростатичні сили, завдяки яким створюється подвійний електричний прошарок.
де Еm/ – дійсне значення мембранного потенціалу;
Еm – виміряний експериментально МП;
ψо – зовнішній поверхневий потенціал;
ψі – внутрішній поверхневий потенціал.