цитоплазма

Рис. 6. Строение потенциалозависимого ионного канала

1 — липидный бислой, 2 — сенсор напряжения, 3— m-ворота,

4 — селективный фильтр 5- белковая макромолекула, 6—углеводные цепи, 7— водная пора, Размеры указаны в нанометрах.

Каналам биомембран свойственна способность открываться и закрываться при различных воздействиях на мембрану (воротная функция).

Переходы каналов из открытого состояния в закрытое (воротный механизм) могут быть обусловлены изменениями мембранного потенциала, взаимодействием с определенными химическими веществами, специфическим фосфорилированием каналов. Воротный механизм каналов управляется сенсором внешнего стимула. В зависимости от локализации сенсора каналы разделяются на две группы.

К первой группе относятся каналы, имеющие собственный сенсор (входящий в состав макромолекулы) внешнего сигнала (рис 6, 2). Внешний стимул влияет непосредственно на макромолекулу канала. Эта группа включает два больших семейства ионных каналов: потенциал— и лигандозависимые.

Потенциалозависимые каналы (Na+,K+, Са2+, Сl- каналы) открываются и закрываются при изменении электрического потенциала на мембране.

Лигандозависимые ионные каналы обеспечивают быструю передачу сигналов между клетками, например, в химических синапсах. Эти каналы открываются при связывании с рецептором ряда биологически активных веществ, таких как ацетилхолин, глутамат, γ—аминомасляная кислота.

В каналах второй группы сенсор внешнего сигнала (рецептор первичного посредника) пространственно разобщен с каналом. Взаимодействие сенсора и канала осуществляется с помощью растворимых внутриклеточных вторичных посредников. Это рецепторзависимые ионные каналы, каналы, опосредованно управляемые химическими сигналами. К ним относятся также каналы, управляемые G—белками, которые активируются при связывании лиганда с рецептором.

В покое практически все натриевые каналы мембраны аксона закрыты, а большое число калиевых — открыто. Определенное состояние ионных каналов мембраны (например, закрытое у натриевых, открытое у значительной части калиевых) очень важно для генерации МПП нервной клеткой. Кроме того, в мембране находятся неспецифические каналы для ионной утечки, каждый из которых проницаем для K+, Nа+ и Сl— (больше всего для К+). Эти каналы не имеют воротных механизмов, всегда открыты и почти не меняют своего состояния при электрических воздействиях на мембрану. Например, в покое (мембрана не деполяризована) натриевый канал не пропускает ионы Na+, поскольку закрыты m-ворота (рис.6). При деполяризации m-ворота открываются и канал активируется, т. е. начинает пропускать ионы Na+. Из—за этого m-ворота называют также активационными. В открытом состоянии проводимость канала в значительной степени определяется его селективным фильтром, который не пропускает анионы и гораздо более свободно пропускает Na+, чем K+ или Са2+. При более длительной деполяризации закрываются h—ворота (инактивационные), расположенные у внутренней стороны мембраны, и канал инактивируется. Реполяризация до уровня потенциала покоя вновь приводит к открытию h—ворот и закрытию м—ворот. В этом состоянии канал можно вновь активировать дёполяризующим стимулом.

Через мембраны могут переноситься не только отдельные молекулы, но и твердые тела (фагоцитоз), растворы (пиноцитоз). Если вещество транспортируется внутрь клетки, то такой вид транспорта называется эндоцитозом, если наружу, то экзоцитозом.

Контрольные вопросы:

1. Что называется проницаемостью БМ?

2. Назовите виды транспорта веществ через БМ?

3. В чем разница между диффузией и осмосом?

4. Пассивный и активный транспорт.

5. Что называется ионофор?

6. Строение ионных каналов.

7. Механизм транспорта через ионных каналов.

Список литературы и Web сайттов:

1. Ремизов А.Н., Медицинская и биологическая физика.- M., Высшая школа, 2003. 608 с.

2. Рубин A. E., Биофизика T1,Т2:M, Университет 2000, 2004.

3. Самойлов В.О., Медицинская биофизика. СПб.: СпецЛит, 2004. -496 с.