Активация и инактивация каналов

Процесс открывания Ма-каналов под влиянием изменения потенциала мембраны — активация натриевьк каналов — один из наиболее ярких примеров конформационных перестроек белков под влиянием электрического поля. Открьшание каждого канала совершается по известному принципу — все или ничего . Этот процесс может быть остановлен инактивацией, которая опять-таки связана с переходом белков канала в другое кон-формационое состояние. Полный цикл активации и инактивации охватывает десятки тысяч натриевых каналов. [c.251]

Рис. 13-41. Три различных способа инактивации рецепторов высокими концентрациями лиганда. Связывание лиганда может приводить к эндоцитированию лиганд-рецепторных комплексов и их разрушению в лизосомах (А). Продолжительная связь с лигандом может изменять конформацию рецептора так, что он будет не способен связывать лиганд (5), или так, что связывание лиганда не будет приводить к активации мембранного фермента или ионного канала (В).

Активация и инактивация единичного шейкер-канала. Инактивационная модель — мяч на цепи . Канал имеет три состояния Д — покоя, О — открытое и I — инактивированное (по С. Miller, 1991). [c.186]

Проводимость каналов. Воротные токи. Изменение потоков Ма и К ( На и г к) во время потенциала действия (рис. 16.1) обеспечивается двумя типами ионных каналов для Ма и К, проводимость которых по-разному меняется в зависимости от электрического потенциала на мембране. Ма - проводимость быстро нарастает и затем быстро экспоненциально уменьшается. Калиевая проводимость нарастает по 5-образной кривой и за 5 - 6 мс выходит на постоянный уровень. Восстановление натриевой проводимости до исходных значений происходит в 10 раз быстрее, чем калиевой проводимости. Вопрос о том, каким образом проводимость ионных каналов управляется электрическим полем, является одним из центральных в биофизике мембранных процессов. В модели Ходжкина - Хаксли предполагается, что проводимость для ионов Ма и К регулируется некоторыми положительно заряженными управляющими частицами, которые перемешаются в мембране при изменениях электрического поля. Смещение положения этих частиц в мембране зависит от приложенного потенциала и соответствующим образом открывает или закрывает ионный канал. Считается, что в случае калиевой проводимости имеются четыре активирующие канальную проводимость частицы. В случае Ма - канала предполагается наличие трех активирующих частиц, необходимых для открывания, и одной инактивирующей частицы-для закрывания канала. На основе этих предположений удалось построить математическую модель, с высокой точностью воспроизводящую нервный импульс. Главное достижение состоит в разделении трансмембранных токов на отдельные компоненты (г на и г к) и в экспериментальном изучении их свойств. В функциональной структуре канала были выделены элементы, ответственные за механизмы селекции ионов (селективный фильтр), активации (активационные ворота) и инактивации канала (инактивационные ворота) (рис. 16.2). Движение заряженных управляющих частиц в канале (воротных частиц) обнаруживается экспериментально по возникновению воротных токов. Они появляются в результате смещения частиц в мембране под влиянием наложенного на мембрану электрического импульса. Удалось обнаружить воротные токи смещения, связанные с частицами, отрывающими Ма-канал. Вместе с [c.154]

Общим свойством Ма -каналов является их способность быстро активироваться и открываться под действием деполяризующего импульса. После прекращения короткого деполяризующего импульса канал быстро закрывается и происходит его выход из активного состояния. Таким образом проводимость канала быстро меняется, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от приложенного импульса. Наряду с этим существуют и более медленные процессы инактивации Ма -каналов, которые лишают каналы способности открываться при активации. Инактивация Ма -каналов является причиной потери их возбудимости в условиях продолжительной аноксии или ингибирования метаболических процессов. [c.130]

Таким образом, существуют различные вещества, модифицирующие воротный механизм закрытия — открытия каналов. Так, ферменты (проназа) необратимо действуют со стороны цитоплазмы и необратимо повреждают структуры, ответственные за инактивацию канала. Другие ингибиторы (пептидные токсины) действуют снаружи, замедляя инактивацию каналов. Растворимые в липидах токсины угнетают активацию (открытие) каналов, замедляют инактивацию и уменьшают ионную селективность канала. Наконец, изменения pH, внутриклеточной концентрации двухвалентных ионов, ионной силы влияют на работу воротного механизма. Таким образом, в процесс инактивации вовлекаются структурные элементы, расположенные снаружи канала и в области ворот. Активация же зависит от структур, глубоко погруженных в липидную часть мембраны и недоступных внешним химическим агентам. На рис. XXI.17 показаны места действия различных ингибиторов на Na-каналы. [c.139]

Интенсивное изучение химического строения каналов началось в биофизике в конце 1960-х годов. К этому времени стало ясно, что для выяснения механизмов активации и инактивации каналов, их селективности, блокировки, прохождения ионов через пору и других функциональных свойств необходимо знание структуры макромолекул, входящих в состав канала. В середине 70-х годов было установлено, что Na+ -канал представляет собой трансмембранный белок, погруженный в липидный бислой. Этот же вывод был получен и в отношении другого типа каналов, изменение проводимости которых достигается не за счет изменения электрического потенциала на мембране, а в результате действия химических нейромедиаторов. [c.132]

Здесь введены два типа частиц, активирующие и блокирующие, так как натриевый ток в условиях фиксированного потенциала (рис. 4.1 кривая 3) сначала нарастает до максимума -активация, а затем уменьшается до О - инактивация. Степени при т и Ь также подбирались эмпирически, чтобы наилучшим образом описать кинетику токов. Численные значения п, т и Ь имеют смысл вероятности нахождения соответствующей частицы в данном месте канала, а величины их могут меняться от О (отсутствие частицы) до 1 (нахождение ее в заданном месте). [c.94]

Электрические свойства миокардиальных клеток характеризует потенциал действия (ПД). Последний определяется функционированием ионных каналов, пропускающих через мембрану миокардиоцитов строго определённые ионы с определённой скоростью. При этом ионный канал может находиться в 3 состояниях активации (готовность пропускать ион), инактивации (канал в данный момент проводит ион и закрыт для приёма нового иона) и покоя (восстановление после окончания проведения иона). [c.155]

Токи одиночных Са +-каналов кардиомиоцитов имеют более сложный характер по сравнению с Ка+- и К+-токами аксонов. Во время последовательных скачков деполяризации в 70 % случаев Са +-канал открывается на время = 1 мс затем через каждые 0,2 мс он закрывается и вновь открывается и пропускает ток с амплитудой импульса = 1 пА. Такой процесс активации Са +-тока длится около 130 - 200 мс, а затем наступает инактивация Са +-тока. В 30 % скачков деполяризаций кальциевый канал остается закрытым. [c.103]

Токсины скорпионов (S TX). Яд скорпиона содержит несколько видов нейротоксинов. Они представляют собой мини-протеины, содержащие 65—66 аминокислотных остатков и четыре-дисульфидные связи. Некоторые аминокислотные последовательности этих токсинов уже известны. Их действие менее избирательно. S TX I способен одновременно ингибировать инактивацию натриевой и активацию калиевой проводимостей. Из некоторых видов entruroid.es были выделены токсины, ряд из которых избирательно действует на активацию натриевого канала, а один из токсинов блокировал калиевую проводимость [c.150]

Нейротоксины как инструменты исследования. Во время потенциала действия выделяют три фармакологически различных процесса активацию (открытие) канала, ионный транспорт через открытую пору и инактивацию (закрытие) канала. Нейротоксины, влияющие на потенциалзависимые натриевые каналы, по-видимому, действуют через три различных участка канала [14] участок 1 (ТТХ, STX), относящийся к транспорту ионов участок 2 (ВТХ, вератридин, актонитин), регулирующий активацию канала, и участок 3 (S TX, АТХ), регулирующий инактивацию канала (табл. 6.4). [c.150]

Конформационные изменения канала под действием электрического поля или химических медиаторов называют воротными как уже сказано, они регулируют прохождение ионов — гокг ворот . Эти изменения происходят за время от 30 мкс до 10 мс. Они имеют стохастический характер. Суть модели Ходлгкпиа — Хаксли состояла в том, что для активации каждого Ка" -ка-нала в процессе деполяризации необходимы три воротные-пг-частицы для инактивации нужна одна воротная /г-частица , Можно показать, что эта модель эквивалентна наличию-восьми различающихся конформационных состояний Ка -каналов и пяти состояний К -каналов. Только одно из восьми состояний Ка -канала является проводящим. Однако эта модель остается феноменологической, и имеются данные, ей противоречащие. [c.381]

Изменения натриевой проводимости. Кинетические кривые Ма -проводимости имеют более сложную форму (см. рис. ХХП1.9, А) проводимость нарастает до максимума — активация, а затем снижается — инактивация. Изменение Na -npo-водимости удалось описать на основе предположения о наличии активируюш их т-частиц и инактивируюш их /г-частиц. Предполагают, что для открывания канала необходимо поступление в определенный участок мембраны трех т-частиц. Переход через мембрану одной инактивируюш ей частицы вызывает блокировку канала. Таким образом, изменения Ма -проводимости описывают уравнением [c.177]

Свойства каналов. Основным вопросом, возникшим после создания модели Ходжкина — Хаксли, было выяснение механизмов регуляции ионной проводимости мембраны. Ходжкин и Хаксли предположили, что проницаемость мембраны для каждого иона обусловлена гипотетическими каналами , позволяющими данному иону свободно проходить через мембрану по градиенту концентрации. Многие исследователи, работающие в данной области, представляют себе такие каналы как поры в мембране. В пользу такого предположения свидетельствуют многочисленные косвенные данные. Однако, поскольку диаметр каналов, согласно подсчетам, должен составлять 3—5 А, они не могут быть обнаружены даже при помощи самых мощных современных электронных микроскопов. Поэтому прямых доказательств существования подобных пор не получено. Напротив, гипотетических представлений о свойствах ионных каналов более чем достаточно. Согласно одному из предположений, вход в натриевый канал расширяется по направлению к внутренней стороне мембраны наподобие воронки. Предполагают также, что в мембране существуют молекулярные ворота , обусловливающие открытие (активацию) и закрытие (инактивацию) натриевого канала. Все эти гипотетические структуры схемати- [c.158]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология