Ацетилхолин и каналы

Так же как и потенциал-зависимый натриевый канал, рецептор ацетилхолина может находиться в одной из нескольких альтернативных конформаций (рис. 19-25). После связывания ацетилхолина канал в нем сразу же открывается и при связанном лиганде остается некоторое время открытым это время сл чайным образом варьирует и составляет в среднем 1 мс или даже меньще в зависимости от температуры и от вида организма. В открытом состоянии канал одинаково проницаем для различных катионов, включая Ка и Са , но совсем непроницаем для анионов (рис. 19-26). [c.313]

Рассмотрим конкретный пример, где использовался шумовой анализ. Работу ионного канала могут регулировать различные параметры его проводимость ограничивается либо скоростью, с которой молекула медиатора (в случае постсинаптического канала) диффундирует от рецептора или деградирует, либо реакцией канала на сигнал. В настоящее время принято считать, что конформационные изменения мембранных белков обусловливают изменение проницаемости в мембране нерва. С помощью шумового анализа было показано, что в случае постсинаптического ацетилхолинового рецептора закрывание канала в большей степени, чем удаление и гидролиз ацетилхолина, определяет продолжительность тока через концевую пластинку. [c.127]

По своему физиологическому действию ареколин близок мус-карину и ацетилхолину. Он снижает кровяное давление, усиливает слюноотделение, вызывает сокращение гладкой мускулатуры, а также сужение зрачка. В малых дозах возбуждает, а в больших парализует центральную нервную систему. Наиболее сильное действие ареколин оказывает на пищеварительный канал— усиливает секрецию пищеварительных желез и вызывает сильную перистальтику кишечника. [c.182]

Ацетилхолин диффундирует через синаптическую щель, что вызывает задержку проведения примерно на 0,5 мс, и связывается со специфическим рецептором (белком) постсинаптической мембраны, распознающим молекулярную структуру нейромедиатора. При этом рецепторная область изменяет конфигурацию, что приводит к открыванию сопряженного с нею ионного канала в постсинаптической мембране. [c.288]

Обратное восстановление поляризованного состояния достигается под действием фермента ацетилхолинэстеразы, который гидролизует ацетилхолин до ацетата и холина. Ацетилхолиновый рецептор (электрического органа ската) представляет собой комплекс, состоящий из четырех типов субъединиц (а, , у и 8) с молекулярной массой соответственно 40, 50, 60 и 65 кДа, которые входят в комплекс в соотношении Две а-субъединицы несут на себе два места связывания ацетилхолина. Интактный ацетилхолиновый рецептор может быть встроен в липидную мембрану, где он проявляет все основные свойства ионного канала ион-селективность и проводимость, чувствительность к действию ингибиторов. [c.132]

Рис. 6-63. Три конформации ацетилхолинового рецептора. Связывание двух молекул ацетилхолина открывает ворота трансмиттер-зависимого ионного канала. Но, по-видимому, даже при связанном ацетилхолине рецептор остается открытым непродолжительное время, а затем закрывается.

Из всех лиганд-зависимых ионных каналов наиболее изучен канал, управляемый ацетилхолином (он же рецептор ацетилхолина), в мембране мыщечного волокна. Его молекулярные свойства были рассмотрены в гл. 6 (разд. 6.4.18). [c.313]

Нейромедиаторы можно классифицировать по вызываемым ими эффектам. Как мы уже видели, ацетилхолин, воздействуя на соответствующий рецептор в мембране волокна скелетной мыщцы, открывает катионный канал и деполяризует мембрану, приближая ее к порогу возникновения потенциала действия. Таким образом, этот рецептор опосредует возбуждающий эффект Но-видимому, и глутамат воздействует на рецепторы [c.316]

Как же работает холинорецептор Пять его субъединиц, вероятно, в последовательности а—р—а—у—б образуют канал, проницаемый для ионов натрия, калия, кальция и даже некоторых органических катионов (рис. 61). Рецептор может находится в трех состояниях покоя, открытом (активированном) и десенсибилизированном. Активация канала осуществляется связыванием рецептора с ацетилхолином, в десенсибилизированном состоянии агонист еще связан с рецептором, но канал уже закрыт. Переход из одного состояния в другое сопровождается конформационной перестройкой субъединиц. Детальный механизм открыва- [c.166]

Каждый холинорецептор под действием ацетилхолина открывает в мембране один ионный канал, который пропускает одновременно ионы калия и натрия (ионы Са + также проходят по каналу), но не пропускает анионы. Движение ионов по каналу и проявляется в возбуждении постсинаптической мембраны. Конечно, один ПД вызывает выброс большого количества ацетилхолина, которого достаточно для активации немногим меньше 10 ООО рецепторов, т. е. для открывания такого же количества ионных каналов. [c.63]

Измеряя текущий через мембрану ток можно определить состояние К -каналов. Схема типичного эксперимента такого рода изображена на рис. 12-9. Когда ацетилхолин добавлен (что обозначено знаком + ) в пипетку, прикрепленную к целой клетке, через мембрану течет ток, указывая на то, что К -кана-лы открыты (рис. 12-9, А). При тех же условиях во фрагменте мембраны, погруженном в буферный солевой раствор, тока нет (рис. 12-9, F). Если, однако, в омывающий раствор добавить GTP (рис. 12-9, В), ток появляется. Удаление GTP приводит к исчезновению тока (рис. 12-9, Г). Результаты серии подобных экспериментов, в которых определяли действие разных комбинаций компонентов системы, суммированы в табл. 12-1. [c.225]

Известно неск. механизмов, по к-рым активированные Р.б. запускают биохим. процессы в клетке. Напр., при взаимод. ацетилхолина с никотиновым холинорецептором (чувствителен не только к ацетялхолину, но также и к никотину), локализованным в постсинаптич, мембране, открывается Na-канал. Увеличение внутриклеточного содержания Na приводит к деполяризации мембраны, что обусловливает передачу нервного импуЛьса. [c.262]

Майтотоксин обладает мощным паралитич. действием, обусловленным модификацией потенциалзависимых Са-кана-лов, повышением концентрации Са внутри нервных клеток, спонтанным выбросом ацетилхолина и устойчивой постсинаптич. деполяризацией. [c.529]

Имеются примеры ионных регуляторных комплексов, в которых рецептор и ионный канал, по-видимому, находятся в разных молекулах. Так, некоторые ацетилхолиновые рецепторы, найденные в нейронах Aplysia, после связывания с ацетилхолином увеличивают натриевую проводимость. Другие ацетилхолиновые рецепторы того же организма вызывают быстрое возрастание проводимости ионов хлора, тогда как третьи — медленное возрастание калиевой проницаемости [6]. Если принять, что связывающий компонент этих рецепторов один и тот же, что никак не доказано, то он должен действовать в комбинации то с калиевыми, то с натриевыми, то с хлорными каналами [7]. Хотя такие комбинации и казались постоянными, следующие наблюдения привели к выдвижению гипотезы плавающего , или мобильного , рецептора. Согласно этой гипотезе рецепторы не связываются в постоянные комплексы, а плавают в мембране и взаимодействуют с различными активными структурами транспортными системами, ферментами и т. д. (рис. 9.6). Имеется, например, только один тип рецептора для инсулина, который, однако, раздельно регулирует целый ряд мембранных функций транспорт глюкозы, аденилатциклазную, фосфодиэсте-разную, Ка+,К+-АТРазную, Са +-ЛТРазную активности, а также транспорт аминокислот. Напротив, в жировых клетках крыс имеются, по крайней мере, восемь различных рецепторов, и все они регулируют аденилатциклазную активность. Связывание [c.255]

Биохимический эффект ацетилхолина заключается в том, что его присоединение к рецептору открывает канал для прохождения ионов Ка и К через мембрану клетки, что ведет к деполяризации мембраны. Блокирование действия ацетилхолина чревато серьезными проблемами, вплоть до смертельного исхода. Именно в этом заключается биохимическое действие нейротоксинов. Ниже показаны структуры двух наиболее сильных нейротоксинов - хистрионикотоксина и хлорида О-тубокурарина. Как и ацетилхолин, молекула О-тубокурарина содержит аммониевые фрагменты. Она блокирует место присоединения ацетилхолина к рецептору, исключает передачу нервного сигнала, предотвращает перенос ионов через мембрану. Создается ситуация, называемая параличом живой системы. [c.407]

Значение различных иейромедиаторов связано не столько с их химической структурой, сколько с различным поведением постсинаптических рецепторных белков, к которым онн присоединяются. Как мы уже видели, ацетилхолиновый рецептор в мембране волокна скелетной мышцы-это катноиный канал, который открывается под действием ацетилхолина, в результате чего [c.101]

В постсинаптической мембране находятся каналы, ворота которых управляются не МП, а ацетилхолином, И канал, и ворота являются частями особой сложно устроенной белковой молекулы (ее называют холинорецепто-ром). Конец такой молекулы, торчащий из мембраны наружу, узнает молекулы ацетилхолина. Если с ним связываются две молекулы- ацетилхолина, то открывается канал, через который могут проходить ионы и Ка" . Иными словами, в мембране открывается электрическая дырка со всеми вытекающими последствиями, а именно деполяризацией мембраны. Таким образом, постсинаптическая мембрана преобразует химический сигнал (действие ацетилхолина) вновь в электрический сигнал — деполяризацию мембраны. [c.167]

Возникает естественный вопрос почему эта деполяризация исчезает Ведь действие химического синапса обычно кратковременно. Значит, ацетилхолин, открывающий каналы в постсинаптической мембране, куда-то девается. Оказывается, медиатор связывается с холинорецептором очень непрочно открыв ворота канала, он отрывается и вновь уходит в синаптическую щель. А в щели имеется особый фермент (ацетилхолинзстераза), который его разрушает. Так что медиатор — вещество очень скромное сделав свое дело, он тут же уходит. Именно это его свойство обеспечивает кратковременность действия химического синапса. [c.168]

Ацетилхолиновый рецептор представляет собой гликопротеин, состоящий из пяти траисмембрапных полипептидов. Два из них принадлежат к одном) гииу. а гри остальных - к другому. Они кодируются четырьмя различными генами. Поскольку четыре этих гена обнаруживают тесную гомологию, предполагают, что все они произошли от одного гена-предщественника. Два идентичных полипептида в пентамере имеют участки связывания ацетилхолина. При связывании двух молекул трансмиттера с пентамерным комплексом происходит индуцированное конформационное изменение, приводящее к открыванию канала. Канал открывается примерно на 1 миллисекунду, а затем опять закрывается. Но-видимому, как и для потенциал-зависимого Ка "-канала, открытая форма является короткоживущей и быстро переходит в закрытое состояние с меньщей свободной энергией (рис. 6-63). После [c.403]

Рис. 19-26. Измерение тока через открытый канал ацетилхолинового рецептора при разных значениях мембранного потенциала. С помощью таких измерений можно установить ионную селективность каналов. Ток, переносимый через открытый канал ионами определенного вида, будет изменяться при изменении мембранного потенциала определенным образом в зависимости от вида иона и градиента его концентрации по обе стороны мембраны. Зная градиенты концентраций основных присутствующих ионов, можно определить ионную селективность канала путем простого измерения зависимости ток/напряжение более полную информацию можно получить в результате повторных измерений при других концентрациях иона. А. Зарегистрированный с помощью метода пэтч-клампа ток, проходящий через одиночный канал, находящийся в растворе с фиксированной концентрацией ацетилхолина, при трех различных значениях мембранного потенциала. В каждом случае канал случайным образом переходит из закрытого состояния в открытое и обратно, но при некотором значении мембранного потенциала, которое называют потенциалом реверсии, гок равен нулю даже тогда, когда канал открыт. В данном случае потенциал реверсии близок к О мВ. Б. Такое же явление можно наблюдать, измеряя после одиночной стимуляции нерва общий ток через больщое количество одиночных каналов с ацетилхолиновым рецептором, находящихся в постсинаптической мембране нервно-мыщечного соединения. На графиках показаны изменения этого гока, измеренного с помощью внутриклеточных электродов в условиях фиксации напряжения. Каналы открываются при коротком воздействии ацетилхолина, но если мембранный потенциал поддерживается на уровне потенциала реверсии, го ток равен нулю. Поскольку открытые каналы проницаемы как для Na . так и для К . а значения электрохимических движущих сил для этих ионов различны, нулевой ток в действительности соответствует уравновещенным и направленным навстречу друг другу токам Na и К . (Эти каналы проницаемы и для Са , но ток, переносимый ионами кальция, очень мал, так как их концентрация низка.)

При резком едвиге елоя матрикеа. навиеаюшего над группой волосковых клеток, стереоцилий отклоняются в сторону на несколько градусов при этом проницаемость клеточной мембраны изменяется и возникает направленный внутрь клетки ток, называемый рецепторным током (рис. 19-48). Величина ответа выходит на плато через 100-500 мкс, что соответствует времени, необходимому для открытия ацетилхолин-активируемого катионного канала в нервно-мышечном соединении, но гораздо меньше, чем нужно для возникновения электрических изменений при активации любого из известных рецепторов, не связанных с каналами. Поэтом> кажется весьма вероятным, что механический стимул непосредственно открывает ионный канал. Как показали эксперименты с изменением внеклеточных концентраций ионов, механически регулируемый ионный канал, подобно рецептору ацетилхолина, практически одинаково проницаем для всех небольших катионов, и проходящий через него ток образуют главным образом ионы калия. (Ионная среда внутри уха несколько необычна, и на мембране волосковой клетки создается большой электрохимический градиент К . ) По в какой части волосковой клетки находятся такие каналы и как преобразование сигнала связано со сложным строением клетки [c.340]

Рецептор ацетилхолина представляет собой лигандзависимый катионный канал 313 Ацетилхолин удаляется из синаптической щели в результате диффузии и гидролиза 315 [c.500]

ИсПользуя этот метод, Бэйлор с сотрудниками обнаружили,, что даже при очень слабом освещении можно зарегистрировать незначительные флуктуации потенциала, которые представлены на рис. 17.12В (нижняя запись). Они пришли к выводу, что каждая флуктуация — это дискретное событие, вызванное фотоизомеризацией одиночной молекулы родопсина одним фотоном. Они подсчитали, что квантовый ток равен 1 пА (10 Д), а соответствующее изменение проводимости очень близко к тому, что наблюдается в одиночных каналах нервно-мышечного соединения, чувствительных к ацетилхолину. Дискретное событие в нервно-мышечнОм соединении представляет собой резкий переход канала от закрытого состояния к открытому, которое длится всего около 1 мс (см. гл. 9). В отличие от этого график. [c.438]

Лучше других изучен ацетилхолиновый рецептор, который легко получить в очищенном виде, так как он содержится в относительно больщом количестве в электрическом органе угря Torpedo aliforni a. Этот рецептор состоит из четырех суъединиц u2, Р, Y и 5. Две а-субъединицы связывают ацетилхолин. Методом направленного мутагенеза были выявлены те области а-субъединицы, которые участвуют в образовании трансмембранного ионного канала, осуществляющего главную функцию рецептора ацетилхолина. [c.154]

В результате взаимодействия лиганда — нейромедиатора (например, ацетилхолина) с холинергическим рецептором никотинового типа, формирующим ионный канал, происходят изменение конформации белка ионного канала и переход его в активированное состояние. Через устье канала, в формировании кото-1 ого участвуют субъединицы олигомерного комплекса, внутрь клетки поступают ионы натрия. Происходит деполяризация, а затем гиперполяризация мембраны. Возникающий на постсинаптической мембране потенциал действия, вызываемый ацетилхо-лином, возникает и гасится за 1—2 млс, при этом синапс способен проводить от аксона на иннервируемую клетку до 500 имп/с. Быстрое развитие и гашение сигнала возможны благодаря высокой скорости связывания ацетилхолина (полумаксимальное насыщение рецепторов наблюдается в присутствии ацетилхолина в концентрации 10" моль/л) с рецептором и разрушения его ацетилхолинэстеразой, локализованной на мембране вблизи холинорецеп- [c.98]

Природа ионов, которые способен пропускать рецептор, определяется диаметром канала и характеристиками боковых радикалов аминокислотных остатков стенки канала. Никотиновые рецепторы ацетилхолина открывают дорогу ионам К из клетки и ионам Na" внутрь клетки NMDA-глутаматные рецепторы наряду с одновалентными ионами, открывают путь внутрь клетки ионам Са " ГАМКд и глициновые рецепторы пропускают внутрь клетки С1-ионы. [c.274]

Н-ХР содержит 5 субъединиц две а-субьединицы с = 40 кД, одну р-субъединицу — М . = 49 кД, одну у-субъединицу — 60 кД и одну 5-субъединицу — = 67 кД. Катионные группы двух молекул ацетилхолина связываются с анионными участками а-субъединиц. К взаимодействия АХ с рецептором близко к 10 М. Открьшающийся при контакте с АХ на несколько миллисекунд канал успевает пропустить до 5-10 ионов К" и Ка" " (в соотношении 100 85). АХ, диссоциировавший с рецептором, или избыточный АХ в синаптической щели быстро расщепляется ферментом ацетилхолинэстеразой, расположенной на постсинаптргческой мембране в непосредственной близости от рецептора. Ацетилхолинэстераза является одним из самых быстродействующих, высокооборотных ферментов (К = 1,4 -10 сек). Таким образом, сигнал резко ограничен во времени. Образовавшийся холин захватывается белками-транспортерами пресинаптической мембраны и служит далее для ресинтеза АХ в терминали. [c.277]

Однако взаимодействие ацетилхолина и холинорецепто-ра является кратковременным (0,1 мс), так как медиатор гидролизуется ацетилхолинэстеразой, расположенной в постсинаптической мембране рядом с холинорецептором. Гидролиз ацетилхолина снимает его модифицирующее действие на холинорецептор, связь нарушается и канал закрывается. [c.63]

Катехоламины, связываясь с -адренергическими рецепторами, а также ацетилхолин, ангиотензин, простаг- ландины группы Р и ряд других специфических регуляторов действуют на многие ткани путем увеличения проницаемости мембран для Ка+ или Са +. Эффекты этих регуляторов, по-видимому, не связаны с процессами химической модификации белков и не затрагивают процессов индукции и репрессии синтеза белка. Предполагается, что эти гормоны и нейромедиаторы связываются с рецепторами, расположенными в плазматической мембране клетки, и открывают каналы пассивного транспорта ионов (см. раздел 4.1). Возможно, рецепторы этих регуляторов функционально связаны с ионными каналами . Существуют данные в пользу того, что, по крайней мере некоторые мембранные рецепторы непосредственно формируют в мембране каналы для ионов. При связывании нейромедиатора или гормона такой рецептор претерпевает изменения, которые приводят к открыванию канала (см. раздел 4.1), [c.38]

Возможно, мембранные рецепторы непосредственно участвуют в формировании канала для переноса катиона через мембрану. Холинергический рецептор имеет гидрофобные участки, поэтому может быть встроен в искусственную липидную мембрану. После добавления к такой мембране ацетилхолина под электронным микроскопом можно увидеть появление темных шариков диаметром 2 нм, представляющих собой, по мнению некоторых исследователей, каналы , через которые движутся ионы. В пользу этого предположения свидетельствуют экспериментальные факты, показавшие, что очищенный холинергический чрецептор может ускорять перенос Ка+ через искусственную липидную мембрану. [c.168]

Сукцинилхолин, связываясь с ацетилхолиновым рецептором очень прочно, не вызывает, однако, его конформационного изменения, которое необходимо для открывания ионного канала и запуска мышечного сокращения. При этом сукцинилхолин препятствует нормальному сокращению мышц, конкурируя с ацетилхолином за связывание с рецептором и блокируя таким образом действие ацетилхолина на мышцу. По этой причине сукцинилхолин относят к антагонистам ацетилхолина. [c.454]

A. Открывание К " -каналов в присутствии GppNp и в отсутствие ацетилхолина может вызвать удивление, ведь освобождение GDP и связывание GTP G-белком в норме стимулируется активированным рецептором. Однако даже в отсутствие активированного рецептора G-белок способен обменивать связанные нуклеотиды на нуклеотиды из цитоплазмы. Этот обмен происходит медленно, и связанный GTP в отсутствие активированного рецептора быстро гидролизуется, из-за чего канал остается закрытым. В присутствии GppNp К -каналы медленно открываются, потому что при каждом акте освобождения GDP и связывания GppNp соответствующий G-белок переходит в активную форму. За минуту накапливается достаточно активированного таким путем G-белка, чтобы К -каналы открылись и без ацетилхолина. [c.461]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология