Натриевые каналы

Минералокортикоиды, воздействуя на почки, регулируют водно-солевой обмен в организме. Самым активным в этой группе гормонов является альдостерон, обеспечивающий транспорт Na в почечных канальцах. Кроме того, он стимулирует выделение с мочой К" и иона аммония. Механизм действия альдостерона связан с увеличением числа натриевых каналов в мембранах почечных клеток, а также с индукцией синтеза АТФ, необходимого для транспорта ионов. [c.159]

ДЛЯ ИОНОВ калия. При этом проницаемость для ионов натрия снова уменьшается, и через некоторое время вновь восстанавливается обычный мембранный потенциал. Последовательность событий в этом процессе можно представить следующим образом сначала открываются натриевые каналы (это не то же самое, что поры в Ыа+-насосе), а затем — калиевые каналы, после чего каналы закрываются в той же последовательности Результаты этих исследований позволили Ходжкину и Хаксли вывести уравнения, позволяющие количественно оценивать потенциалы действия и предсказывать наблюдаемые на опыте скорости проведения и ряд других характеристик нервных импульсов. [c.371]

Пока представление о потенциале действия носило феноменологический характер, в дальнейшем необходимо рассмотреть лежащие в его основе молекулярные процессы. В гл. 6 эти вопросы обсуждаются подробно, здесь же рассмотрим лишь некоторые из них. В начале 50-х гг. английские физиологи Ходжкин и Хаксли исследовали потенциал действия и заложили основы современного понимания данного явления. Они показали, что первоначально падение потенциала (деполяризация) обусловлено утечкой ионов натрия (рис. 5.7). По достижении порогового значения ионные каналы в мембране открываются и пропускают ионы натрия. Последующая реполяризация происходит благодаря открытию специальных калиевых каналов и протока ионов калия в обратном направлении, т. е. изнутри наружу, одновременно закрываются натриевые каналы (инактивация). Из рис. 5.7 следует, что первоначально реполяризация превышает значение потенциала покоя, так как при равновесном потенциале для К+ мембрана характеризуется более высоким отрицательным зарядом, чем при потенциале покоя. Это наблюдаемое различие медленно исчезает в результате закрывания калиевого канала и восстановления натриевого потенциала покоя. Инактивация [c.117]

Теперь мы обратимся к краткому рассмотрению того, как описанные фотохимические изменения превраш,аются в электрический импульс, который стимулирует мозг. Существуют доказательства, что одиночный квант света может вызвать раздражение палочки сетчатки. Однако поглощение одного кванта еще не создает эффекта зрения. Для этого требуется попадание нескольких квантов (согласно разумной оценке, от двух до шести квантов) в одну и ту же палочку в течение относительно короткого временного промежутка. Но даже в этом случае процесс весьма эффективен, а энергия конечной реакции существенно превосходит энергию, поглощенную зрительным пигментом. Поглощение света инициирует цепь реакций, черпающих энергию из метаболизма. Тем самым зрительное возбуждение является результатом усиления светового сигнала, попадающего в сетчатку. Фоторецептор служит биологическим эквивалентом фотоумножителя, который преобразует кванты света в электрический сигнал с большим усилением и низким шумом (см. гл. 7). И фоторецептор, и фотоумножитель достигают большого коэффициента усиления с помощью каскада стадий усиления. Зрительные пигменты представляют собой интегральные мембранные белки, которые находятся в плазме и мембранах дисков внешнего сегмента фоторецептора. Фотоизомеризация ретиналя вызывает серию конформационных изменений в связанном с ним белке и тем самым образует или раскрывает ферментативный активный центр. Следует каскад ферментативных реакций, которые в конце концов дают нервный импульс. Электрический ответ начинается с кратковременной гиперполяризации, вызванной закрытием нескольких сотен натриевых каналов в плазматической мембране. Таким способом молекулы-посредники (мессенджеры) передают информацию от диска рецептора к мембране плазмы. Вероятным кандидатом на роль мессенджера является богатый энергией циклический фосфат цГМФ (гуанозин-3, 5 -цикломонофосфат), возможно, в сочетании с ионами Са +. Было показано, что катионная проводимость плазматических мембран палочек и колбочек прямо контролируется цГМФ. Таким образом светоиндуцированные структурные изменения диска активируют механизм преобразования, который сам генерирует потенциал, распространяющийся по плазматической мембране. В настоящее время детали механизмов преобразования и усиления продолжают исследоваться. Была предложена схема, основной упор в которой делается на центральную роль фосфодиэстеразы в процессе контроля за кон- [c.241]

Шумовой анализ в гигантском аксоне кальмара выявляет проводимость одиночного канала, равную 12-10 Ом , что в три раза выше, чем у натриевого канала [30]. Те же измерения показали, что плотность натриевых каналов на единицу площади мембраны в пять раз выше, чем плотность калиевых. Если допустить, что открывание канала осуществляется по принципу все или ничего , продолжительность открывания одиночного канала равна 1 мс. Вероятно, каналы не взаимодействуют между собой. [c.159]

Каков механизм действия медиатора на постсинаптическую мембрану В случае ацетилхолина он состоит в деполяризации мембраны и увеличении проницаемости по отношению к ионам натрия и калия. Собственно, это, по-видимому, те же изменения мембраны, которые обусловлены возникновением потенциала действия (гл. 5, разд. Б, 3) при проведении нервного импульса. Ацетилхолин связывается со специальным рецептором, в результате чего натриевые каналы в мембране каким-то образом открываются. Из электрических органов электрического угря недавно был выделен белок большого молекулярного веса, обладающий, по полученным данным, свойствами рецептора ацетилхолина [45]. Имея мол. вес 330 ООО, этот белок представляет собой, видимо, тример из субъединиц с мол. весом =110 000, в свою очередь состоящих из 2—4 пептидов с мол. весом 34 ООО—54 ООО. Каким образом функционирует этот рецептор, пока неизвестно (гл. 5, разд. В, 5). [c.332]

Многие предпочитают говорить не о натриевых каналах, или порах, а о системе переноса ионов натрия, поскольку они избегают обсуждения молекулярных структур и механизма ионного транспорта через мембрану. Действует ли данная система как канал или как переносчик [12] Переносчик может обеспечить скорость потока ионов 10 ионов/с, т. е. на три порядка меньше, чем через поры. Следовательно, натриевая транспортная система функционирует как пора. Далее при биофизическом подходе механизмы переноса различаются по зависимости скорости ионного транспорта от концентрации. При существовании переносчика насыщение достигается при высоких концентрациях, когда все молекулы переносчика несут ионы, в то время как диффузия ионов через канал определяется только броуновским движением ионов и электрохимическим градиентом, т. е. отдельные ионы проходят сквозь мембрану. [c.138]

Таблица 6.3. Натриевые каналы в возбудимых мембранах [13]

Исходный материал для выделения должен быть доступным в достаточном количестве, кроме того, каналы в нем должны присутствовать в возможно высокой концентрации. Из табл. 6.3 следует, что плотность натриевых каналов на единицу площади поверхности мембраны весьма незначительна, причем их число непостоянно [13]. При средней плотности 50 каналов/мкм каждый канал окружен 3-10 молекулами липидов. Каналы находятся в липидной среде на расстоянии 140 нм друг от друга. [c.141]

Взаимодействие ТТХ с натриевым каналом описывается стехиометрией 1 1, константа диссоциации равна —10 М. [c.146]

В яде скорпионов содержатся нейротоксины, замедляющие скорость инактивации быстрых натриевых каналов. Они представ- [c.282]

Помимо антагонистов, которые оказывают прямое воздействие иа рецепторы, существуют ингибиторы, влияющие иа ряд других этапов передачи импульсов. Например, токсии, вызывающий ботулизм, — одио из наиболее ядовитых веществ в природе — тормозит высвобождение ацетилхолина из синаптических пузырьков такое же действие оказывает яд некоторых змей [52, 53]. Тетродотоксин (рис. 16-7) из рыбы рода Spheroid.es блокирует натриевые каналы в постсинаптической мембране, а тем самым и нервную передачу [54]. Сакситоксии (рис. [c.334]

Нейроны характеризуются необыкновенно высоким уровнем обмена веществ, значительная часть которого направлена на обеспечение работы натриевого насоса в мембранах и поддержание состояния возбуждения. Химические основы передачи нервного импульса по аксону уже обсуждались в гл. 5, разд. Б, 3. Последовательное раскрытие сначала натриевых и затем калиевых каналов можно считать твердо установленным. Менее ясным остается вопрос, сопряжено ли изменение ионной проницаемости, необходимое для распространения потенциала действия, с какими-либо особыми ферментативными процессами. Нахманзон указывает, что ацетилхолинэстераза присутствует в высокой концентрации на всем протяжении мембраны нейрона, а не только в синапсах [38, 39]. Он предполагает, что увеличение проницаемости к ионам натрия обусловлено кооперативным связыванием нескольких молекул ацетилхолина с мембранными рецепторами, которые либо сами составляют натриевые каналы, либо регулируют степень их открытия. При этом ацетилхолин высвобождается из участков накопления, расположенных на мембране, в результате деполяризации. Собственно, последовательность событий должна быть такова, что изменение электрического поля в мембране индуцирует изменение конформации белков, а это уже приводит к высвобождению ацетилхолина. Под действием аце-тилхолинэстеразы последний быстро распадается, и проницаемость мембраны для ионов натрия возвращается к исходному уровню. В целом приведенное описание отличается от описанной ранее схемы синаптической передачи только в одном отношении в нейронах ацетилхолин накапливается в связанной с белками форме, тогда как в синапсах — в специальных пузырьках. Существует мнение, что работа калиевых каналов регулируется ионами кальция. Чувствительный к изменению электрического поля Са-связывающий белок высвобождает Са +, который в свою очередь активирует каналы для К" , последнее происходит с некоторым запозданием относительно времени открытия натриевых каналов, что обусловлено различием в константах скоростей этих двух процессов [123]. Закрытие калиевых каналов обеспечивается энергией гидролиза АТР. Имеются и другие предположения о механизмах нервной проводимости [124]. Некоторые из них исходят из того, что нервная проводимость целиком обеспечивается работой натриевого насоса. [c.349]

МИ, различались, тем не менее даже максимальные значения свидетельствуют об относительно небольшом числе натриевых каналов — 40—75 на 1 мкм поверхности мембраны [74] (для сравнения напомним, что в мембране на той же площади расположено 2-10 фосфолипидных молекул). Число каналов, проводящих ионы натрия, по-видимому, в 10 раз меньше числа насосных каналов, т. е. каналов, используемых (Ыа+ + -I-К+)-зависимой АТРазой [75]. Число калиевых каналов не известно [c.372]

Пептидные токсины морских беспозвоночных - моллюсков, медуз, актиний, анемон - содержат -50 аминокислот и, подобно токсинам из яда скорпионов, влияют на натриевые каналы электровозбудимых мембран. [c.22]

Рис, 1.7а. Модель Хагинса высвобождение нервного импульса в палочках и колбочках позвоночных. Индуцированное светом изменение конформацни родопсина высвобождает ионы кальция из внутримембранного пространства между бислойными клетками это приводит к закрытию натриевых каналов плазматической мембраны, что вызывает гиперполяризацию. Таким образом, ионы кальция выступают в роли посредника между мембраной диска, где происходит первичная фотореакция, и клеточной мембраной, генерирующей нервный импульс. Справа на схеме изображены колбочки, дисковые мембраны которых представляют собой просто впячивания плазматической мембраны их функционирование описывается той же моделью с этой небольшой модификацией [3]. [c.16]

Возникает, однако, вопрос как родопсин может регулиро-. вать натриевые каналы плазматических мембран, если он сам-расположен в мембранах дисков Полагают, что между этими двумя мембранными системами в качестве посредников (мессенджеров) функционируют ионы кальция и сОМР. Установле--но, что Са2+-зависимая АТРаза является компонентом мембран дисков. Она действует как кальциевый насос, используя энергию, метаболизма для повышения концентрации кальция в простран - [c.17]

Самую важную роль (в качестве мессенджера) может играть здесь циклический нуклеотид сОМР (рис. 1.76). Установлено, что его концентрация в наружном сегменте палочки высока и что он, по-видимому, поддерживает натриевые каналы мембрац[ [c.17]

Колбочки, являющиеся рецепторами цветового зрения, устроены значительно сложнее, чем палочки, но механизм их действия в принципе такой же. Мы уже упоминали, что колбочки и палочки содержат одинаковый хромофор. Различия в спектрах поглощения (рис. 1.3) обусловлены строением опсинов, с которыми связан ретиналь. О структуре этих белков в колбочках известно еще меньше, чем об опсине палочек. Предполагается, что они закодированы в различных генах и могут, следовательно, иметь различные аминокислотные последовательности. Это подтверждается тем фактом, что цветовая слепота (дальтонизм) имеет рецессивный наследственный характер и связана с полом. Около 1% мужчин не различают красный цвет и 2% —зеленый, тогда как у женщин дальтонизм встречается значительно реже. Все три типа колбочек имеют и морфологические отличия от палочек. Помимо того что колбочки конические по форме, они отличаются от палочек и по структуре своих дисковых мембран, которые у них представляют собой не отдельные органеллы, а просто впячивания плазматической мембраны, т. е. плазматические и дисковые мембраны образуют континуум. Эти отличия колбочек учтены в модели фоторецепции Хагинса (рис. 1.7а, справа) связь между поглощением света и закрыванием натриевых каналов здесь опять-таки осуществляет кальций, который [c.19]

Если искусственным образом продлить деполяризацию аксональной мембраны, то натриевые каналы при этом закрываются (что в электрофизиологии рассматривается как инакти- [c.132]

Ткань Аксональная Концентра- д °социа" поверхность, 1(7° Гл"ь/л Плотность натриевых каналов, центры свя-зывания/мкм [c.141]

Еще одна трудность выделения натриевых каналов связана с их сравнительной нестабильностью вне мембраны. Пока известны лишь следующие биохимические характеристики канала ТТХ-связывающий компонент мембраны аксона с 230 ООО (по данным метода инактивации радиацией) или 260 000 (определено биохимическими методами), коэффициент седимента-. ции 9,2 этот компонент инактивируется протеазами, при нагревании и при обработке ионными детергентами (додецилсуль-фатом натрия). Часть натриевого канала, ответственная за связывание ТТХ или STX, построена, по крайней мере частично, из белка СИ]- Молекулярная масса натриевого канала синаптосом мозга равна в целом 320 ООО, что обусловлено присутствием двух небольших полипептидных цепей (37 ООО и 39 ООО) и одной большой (260 000). Однако нельзя исключить, что другие молекулы, липиды или углеводы частично или полностью не участвуют в транспорте ионов Na+. [c.142]

Наряду с SH-группами в натриевом канале, видимо, еще имеются дисульфидные связи, недоступные в мембранно-связанном виде, но способные восстанавливаться ДТТ -после солюби- [c.142]

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]

Классификация медиаторов как стимуляторных или ингибиторных нецелесообразна, так как их функция зависит от конкретного синапса и постсинаптического рецептора. Ацетилхолин, например, является стимулирующим медиатором в нейромышечной концевой пластинке, и в то же время проявляет ингибирующее действие в синапсе между блуждающим нервом и волокном сердечной мышцы. Мы уже упоминали о различии между никотиновыми и мускариновыми ацетилхолиновыми рецепторами. Однако на примере Aplysia было показано, что функция медиатора может оказаться еще более сложной. У этого организма имеется по крайней мере три типа холинэргических синапсов, или ацетилхолиновых рецепторов два ингибиторных и один возбуждающий. Ингибиторные синапсы различаются по ионной специфичности на одной постсинаптической мембране ацетилхолин увеличивает проницаемость для ионов калия, а на другой — для ионов хлора, в обоих случаях вызывая гиперполяризацию мембраны. На возбуждающем синапсе ацетилхолин вызывает деполяризацию, открывая натриевые каналы. Аналогичная двойная функция описана для медиаторов допамина и серотонина. Поэтому можно сказать только то, что ацетилхолин и глутамат, как правило, являются стимулирующими медиаторами, а глицин, 7-аминомасляная кислота и нор-адреналин — ингибиторными. [c.214]

Этот токсин, получивший название кротамин , является единственным нейротоксниом яда змей, действующим на натриевые каналы электровозбудимых мембран, подобно растительному нейротоксину вератридину. [c.282]

Согласно первой (так называемой Са ) гипотезе, конформа-циоииые изменения молекулы родопсина, происходящие в результате поглощения кванта света, приводят к образованию поры в мембране диска. Эта пора служит своеобразным путем выхода Са из внутридискового пространства а цитоплазму. Ионы Са диффундируя к плазматической мембране, могут блокировать натриевые каналы плазматической мембраны. Осноаными предпосылками Са гипотезы явились следующие данные введение ионов Са а клетку в темноте приводит к гиперполяризации, а удаление их иэ клетки — к деполяризации мембраны. Введение хелатирующих агентов снижает чувствительность клетки к свету. [c.614]

Согласно более вероятной нуклеотидной гипотезе, роль переносчика сигнала от фотовозбужд иного родопсина выполняют молекулы сСМР, понижение уровня концентрации которых вызывает блокирование натриевых каналов. [c.614]

Природные нейротоксины можно использовать в качестве своеобразных инструментов, позволяющих селективно воздействовать на отдельные компоненты канала. В изучение молекулярной организации натриевых каналов как рецепторов нейротоксинов значительный вклад внесли исследования В. А. Катералла (США), М, Лаздунского (Франция), Е, В. Гришина (СССР). [c.632]

Мишенью действия батрахотоксинов являются натриевые каналы нервных клеток и мышечных волокон. Связывание токсина с рецептором переводит каналы в открытое состояние, что необратимо деполяризует мембрану клетки, прерывает поток нервных импульсов и в случае, например, сердечной мышцы приводит к аритмии, фибрилляции и остановке сердца. [c.762]

Молекулярная биология клетки Том5 (1987) -- [ c.79 , c.81 , c.82 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.400 ]

Нейробиология Т.2 (1987) -- [ c.159 , c.161 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.400 ]

Биологическая химия (2004) -- [ c.533 , c.548 , c.549 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) -- [ c.327 , c.328 , c.329 , c.345 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология