Transcript Kanały jonowe

Kanały jonowe i pompy błonowe
Jak badać przepływ jonów?
• Patch-clamp
• -zassanie powoduje ścisłe
połączenie błony komórkowej
z kapilarą (oporność miedzy
wnętrzem pipety a
otaczającym roztworem =
10^9 omów) > prąd płynie
tylko przez błonę;
mikrosekundowa rozdzielczość
• Układ całokomórkowy i
oderwanej łatki
• Gęstość kanałów w błonie
zależna od rodzaju komórki i
danego fragmentu błony tej
komórki
Kanały błonowe
Receptor acetylocholinowy
• 4 pA (1A = 6,24*10^18 e/s)
• 25 mln jonów sodu/s
• Przewodnictwo g=i/(V - Er),
Er – potencjał, przy którym
nie ma przepływu prądu
• Otwarty przez 1 ms
 Długość segmentów
mielinowych (skoków) –
0,2-1 mm
 Prędkość przewodzenia 0,5120 m/s
 Szczelina synaptyczna 2030nm
Szybkie kanały sodowe i
potasowe
• Czas trwania impulsu
nerwowego 3 - 5 ms
• Napięcie podczas
depolaryzacji -60mV do
+30mV
• Selektywność kanałów
wynika z wąskiego,
naładowanego przewężenia
wewnątrz kanału (rzędu
angstremów)
• Model kuli na łańcuchu
Potencjał błonowy
• Frakcja otwartych kanałów bramkowanych
potencjałem
• F=1/(1+e^(-zF[V – Vo]/RT))
• z – ładunek
• F – stała Faradaya (9,648∙10^4 J/V∙mol
• V – napięcie błony [V]
• Vo – napięcie równowagi kanału
• Równanie Goldmana
• P – przepuszczalność
• R – stała gazowa (8,314 J/mol∙K)
• [X] – stężenie poszczególnego jonu (zewnątrz lub
wewnątrz komórki)
Receptor jonowy (kanał jonowy
bramkowany przekaźnikiem)
• Sprzężony z kanałem jonowym działającym
na zasadzie transportu biernego.
• W części zewnątrzkomórkowej receptora
znajduje się miejsce wiążące cząsteczkę
sygnałową (ligand), w efekcie związania
dochodzi do zmiany konformacji białek
tworzących kanał jonowy. Przez otwarty
kanał przenikają jony zgodnie z gradientem
stężeń.
• np. r. acetylocholinowy
Białka G (Białko N²)
• białko adaptorowe dla
receptora
metabotropowego.
• grupa polimorficznych
białek, które charakteryzują
się aktywnością GTP-azy..
• Rodzaje: Gq, Gi, Gs (cAMP,
IP3, DAG)
a. rzekoma niedoczynność
przytarczyc
b. cholera
c. krztusiec
Receptor NMDA
• NMDA (N-metylo-Dasparaginian) –związany z
kanałem jonowym
przepuszczalnym dla Ca2+,
Na+) i K+
• zlokalizowany w synapsach
• Zapamiętywanie i zapominanie
• Procesy warunkujące te
zmiany: długotrwałe
wzmocnienie synaptyczne (LTP
– long-term potentiation) oraz
długotrwałe tłumienie
synaptyczne (LTD – long-term
depression)
Receptory Metabotropowe
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
receptory muskarynowe
receptory histaminowe
receptory GABA-B
receptory adenozynowe
adrenergiczne α i β
dopaminowe D1, D2
melatoninowe Mel1
serotoninowe 5-HT1, 5-HT2
Opioidowe μ, δ i κ
receptory kannabinoidowe
CB1, CB2
Kanał receptora Ach
• specyficzność
• selektywność.
• poryny -zwykle brak
specyficzności
• trzy pierścienie ujemnie
naładowanych reszt
aminokwasowych
• Jeden znajduje się w rejonie
transmembranowym poru, a
pozostałe dwa otaczają
wejścia, dzięki czemu
odpychane są aniony, a
chętnie przyciągane kationy
• Dla kanałów anionowych (Cl)
zwykle jest odwrotnie.
Kanały bramkowane potencjałem
• wrażliwością na zmiany
potencjału błony
• kanały reagujące na bodźce
depolaryzujące i
hiperpolaryzujące
• Elementem czułym na zmianę
potencjału jest fragment białka
naładowany elektrycznie. Jest
to czujnik potencjału
• kanały potasowe, sodowe oraz
wapniowe
Otwierane naprężeniem
błony
• Otwarcia lub zamknięcia są
kontrolowane przez siłę mechaniczną
działająca bezpośrednio na elementy
kanału
• specyficzne dla kationów.
narząd słuchowy Cortiego
siła wystarczająca do
otwarcie 2×10-13 N.
Wychylanie się stereocilii o
0,04 nm.
Otwierane mechanicznie (Ryr)
• Występowanie:
błona komórkowa
mięśni
• kanały DHP i
ryanodowe
• Ca2+
Kanał potasowy związany z
receptorem β
• Wpływ na
pobudliwość
nerwową
• Otwierany w
chwilach zagrożenia
organizmu
• Wpływa na
rozszerzenie naczyń
krwionośnych
• Występuje m.in. w
mięśniu sercowym
Pompa Na/K (ATP-aza)
Znaczenie kanałów
• Podział transportu:
1. Symport – razem
w jedną stronę
(np. glukoza i sód)
2. Antyport – w
przeciwnym
kierunku
(wymienniki
jonowe np. K/H w
żołądku)
Bibliografia
• L. Stryer, Biochemia, PWN, Warszawa 2000
• S. Konturek, T. Brzozowski, Fizjologia człowieka, WUJ
2003
• T. Cichocki, J. A. Litwin, J. Mirecka, Kompedium
histologii, WUJ 2002
• http://kf.sggw.pl/nauka/kanaly-jonowe/
• http://www.mitochondria.home.pl/profile_pl.php
• http://www.mp.pl/artykuly/?aid=8849
• http://www.zgapa.pl/zgapedia/data_pictures//1.bp.blo
gspot.com/_