Іонні канали, їх будова
Іонні канали (ІК) - це мембранні молекулярні структури, утворені інтегральними (трансмембранними) білками, що пронизують клітинну мембрану поперек у вигляді декількох петель і утворюють в мембрані наскрізний канал (пору). Канальні білки складаються з субодиниць, що утворюють структуру зі складною просторовою конфігурацією, в якій крім пори зазвичай є додаткові молекулярні системи: відкриття, закриття, вибірковості, інактивації, рецепції і регуляції. ІК можуть мати не один, а кілька ділянок (сайтів) для зв'язування з керуючими речовинами (лігандами).
ІК складаються з білків складної структури (білків-каналоформеров).
Білки ІК мають певну конформацію, що утворить трансмембранну пору, і "вшиті" в ліпідний шар мембрани. Канальний білковий комплекс може складатися або з однієї білкової молекули, або з декількох білкових субодиниць, однакових або різних за будовою. Ці субодиниці можуть кодуватися різними генами, синтезуватися на рибосомах по-окремо і потім збиратися у вигляді цілісного каналу. В іншому випадку канал може являти собою єдиний поліпептид, який у вигляді петель прошиває мембрану кілька разів. На початок XXI століття відомо більше 400 білків-каналоформеров, для біосинтезу яких використовується 1-2% генома людини.
Домени - це окремі компактно оформлені частини канального білка або субодиниць. Сегменти - це частини белкк-каналоформера, згорнуті спірально і прошивають мембрану. Кінцеві домени білка-каналоформера (N- і С-термінальні домени) можуть стирчати з мембрани як назовні, так і всередину клітини.
Практично всі ІК мають в складі своїх субодиниць регуляторні домени. здатні зв'язуватися з різними керуючими речовинами (регуляторними молекулами) і за рахунок цього міняти стан або властивості каналу. У потенціал-активуються ІК один з трансмембранних сегментів містить спеціальний набір амінокислот з позитивними зарядами і працює як сенсор електричного потенціалу мембрани. При зміні потенціалу такої сенсор змінює стан каналу з відкритого на закрите або навпаки. Таким чином, ІК можуть управлятися певними впливами ззовні, це важливе їх властивість.
ІК в своєму складі можуть мати також допоміжні субодиниці. виконують модуляторні, структурні або стабілізуючі функції. Один клас таких субодиниць - внутрішньоклітинні, розташовані повністю в цитоплазмі, а другий - мембранні, тому що вони мають трансмембранні домени, прошиваються мембрану.
Класифікація іонних каналів:
• За типом активації
-потенціалзалежні
-Лігандзавісімие
• По селективності
-Селективні (Na, K, Ca, Cl)
-неселективні
• По кінетики
-Швидкі
-повільні
Є потенціалзалежні іонним каналом, який забезпечує швидке збільшення натрієвої провідності, відповідальне за фазу деполяризації при розвитку потенціалу дії в нервових і м'язових клітинах. Канали, виділені з тканин ссавців, мають молекулярну масу
335000. Na + -канали взаємодіють з різними токсинами, зокрема з тетродотоксином, саксітоксін і # 945; -токсіном скорпіона, які дуже міцно зв'язуються з канальними білками і можуть використовуватися при кількісних біохімічних вимірах.
Потенціалзалежні К-канали розташовані як в плазматичній мембрані, так і в саркоплазматическом ретикулуме. Загальною властивістю цих каналів є чутливість до інгібірує тетраетіламмонія. 4-амінопіридину і Cs. хоча ефективність дії цих інгібіторів на різні підтипи каналів істотно різна. Ці канали активуються при деполяризації і здійснюють реполяризацию мембрани під час потенціалу дії. Швидкість їх інактивації низька - від 100 мс до декількох секунд.
5. Поняття про збудливості. Параметри збудливості нервово-м'язової системи: поріг роздратування (реобаза), корисний час (хронаксия). Залежність сили роздратування від часу його дії (крива Гоорвега-Вейса). Рефрактерність.
Збудливість - це здатність (властивість) деяких фізіологічних систем відповідати на зовнішнє або внутрішнє вплив спеціалізованої відповідною реакцією - генерацією потенціалу дії.
Клітини, здатні до порушення (в організмі людини), - м'язові, нервові, секреторні - називають збудливими. Всі інші клітини є подразливість. З цього випливає, що дратує більш загальне властивість живих систем, тоді як збудливість є приватним і спеціалізованим проявом подразливості.
Для будь-якої збудливою системи існує своя мінімальна сила стимулу, що викликає збудження. Вона отримала назву поріг або реобаза.
Будь-який подразник повинен діяти не менше певного часу, щоб викликати реакцію збудження цей час називають латентний або корисний час.
Хронаксія - це окремий випадок корисного часу дії стимулу величиною в 2 порога (2 реобази).
Лабільність - міра збудливості або максимальний ритм імпульсації, який здатна відтворити збудлива система в одиницю часу. Величина лабільності обернено пропорційна тривалості фази абсолютної рефрактерності, тобто 1 / АРФ (сек).
Закон тривалості подразнень. Відповідна реакція тканини залежить від тривалості подразнення, але здійснюється в певних межах і носить прямо пропорційний характер. Існує залежність між силою роздратування і часом його дії. Ця залежність виражається у вигляді кривої сили і часу. Ця крива називається кривою Гоорвега-Вейса-Лапика. Крива показує, що яким би сильним не був би подразник, він повинен діяти певний період часу. Якщо часовий відрізок маленький, то відповідна реакція не виникає. Якщо подразник слабкий, то б як довго він не діяв, відповідна реакція не виникає. Сила подразника поступово збільшується, і в певний момент виникає відповідна реакція тканини. Ця сила досягає порогової величини і називається реобазой (мінімальної силою роздратування, яка викликає первинну реакцію). Час, протягом якого діє струм, рівний реобазе, називається корисним часом.
Рефрактерність - (фізіологічне властивість збудливих тканин) тимчасове зниження збудливості одночасно з виниклим в тканини збудженням. Рефрактерність буває абсолютної (немає відповіді ні на який подразник) і відносної (збудливість відновлюється, і тканину відповідає на підпороговий або сверхпороговое подразник);
6. Іонні насоси (АТФ-ази): К + -Na + -евая, Са2 + -евая (плазмолеми і саркоплазматичного ретикулума). Н + -К + -лбменнік.