Управлявани канали - Studiopedia
Току-що описаните канали, през които преминават калиевите йони, са винаги отворени: както в покой, така и при възбуждане на клетката - те не зависят много от външните условия и следователно са канали от пасивен тип. За разлика от тях има контролирани йонни канали, повечето от които са затворени в състояние на покой на клетката и за да се отворят е необходимо да им се въздейства по някакъв начин. Следователно такива канали се контролират и в зависимост от метода на управление те се разделят на три вида:
3) управлявани механично.
Устройството, чрез което каналите се отварят или затварят, често се нарича механизъм за порта или дори порта, въпреки че такова сравнение не е напълно правилно. Съвременните представи за йонните канали се развиват във връзка с два методологични подхода към тяхното изследване. Първо, това е методът на затягане на пластира, който прави възможно наблюдението на йонния ток през един канал. Тази техника е изобретена в края на 70-те години от Ервин Нехер и Берт Закман (Neher E., Sakmann B.), носители на Нобелова награда през 1991 г. Второ, изграждането на техните модели, базирани на дешифрирания генетичен код на много канални протеини и аминокиселинната последователност на молекулите, установена във връзка с това, допринесе за разбирането на свойствата на каналите.
Всеки канал се формира от няколко протеинови субединици, които са дълги вериги от аминокиселини, усукани в а-спирала. Формата на а-спиралата може да се промени, например, поради промяна в трансмембранната потенциална разлика (което е изключително важно за волтаж-зависимите канали). Промяната във формата на а-спиралата води до движение на аминокиселини, включително тези, които носят електрически заряд. В резултат на това зарядите на аминокиселини като лизин илиаргинин, може да бъде във вътрешната стена на йонния канал и да го направи хидрофилен: тогава йоните, покрити с хидратираща обвивка, могат да преминат през канала. Връщането на алфа спиралата в предишната й форма води до факта, че във вътрешната стена на канала отново се появяват хидрофобни области и следователно йонният поток спира.
От две до седем субединици участват в образуването на различни видове канали, протеиновата верига на всяка субединица пресича клетъчната мембрана няколко пъти и всяка зона на пресичане изпълнява специфична задача: някои образуват стените на канала, други служат като сензори за промени в електрическото поле, трети, които излизат извън външната страна на мембраната, са рецептори, а четвъртите обединяват канала с цитоскелета.
Потенциално зависимите канали се отварят или затварят във връзка с определени промени в мембранния потенциал. Например, натриевите канали са затворени в покой, но ако мембранният потенциал намалее до критична стойност, те се отварят. Ако деполяризацията продължи до положителна стойност на мембранния потенциал (т.е. ще има повече положителни заряди от вътрешната страна на мембраната, отколкото отвън), тогава каналите ще се затворят.
Хемозависимите канали се отварят поради прикрепването на невротрансмитер към изпъкналия навън гликопротеинов рецепторен регион на каналния протеин - този тип канали се използват в синапсите. Механично контролираните канали са характерни за чувствителните окончания на невроните, които реагират на разтягане и натиск. Тези канали са свързани по специален начин с цитоскелета, което ги кара да се отварят, когато клетката се деформира.
Самият момент на отваряне на канала е просто миг, продължаващ милионни от секундата. Но дори и в отворено състояние, каналите не са за дълго - само няколко милисекунди,и след това незабавно затворени. Въпреки това пропускателната способност на отворения канал е невероятна: потокът от йони се осъществява със скорост до 100 000 000 йони/s, което може да се сравни само с активността на „най-бързите“ ензими, като карбоанхидразата, която катализира образуването и дехидратацията на въглероден диоксид в кръвните еритроцити.
В допълнение към отворените и затворените конформационни състояния, каналите могат да станат инактивирани, което означава, че те са затворени, но не се подчиняват, както обикновено, на действието на контролните механизми и не се отварят. Състоянието на инактивиране настъпва веднага след затварянето на канала, продължава няколко ms и се контролира от специфични субединици или специфични области на протеиновата молекула. По време на инактивирането на канала клетката престава да реагира на стимули, които я възбуждат, което се определя с термина рефрактерност, т.е. временно безпокойство.
Йонните канали присъстват в мембраната на всяка клетка на тялото, но в мускулните и особено в нервните клетки тяхната плътност е много по-висока, отколкото в клетките на други тъкани. При невроните, освен високата плътност на каналите, е установено и голямото им разнообразие. Това не е случайно, тъй като именно каналите определят условията за възникване на електрически сигнали, естеството на самите сигнали, скоростта на тяхното провеждане и т.н., което всъщност позволява на невроните да изпълняват основната си задача: да приемат, обработват и предават информация.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: