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) Szybkie kanały sodowe i potasowe 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 0,5-120 m/s Szczelina synaptyczna 20-30nm 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) rzekoma niedoczynność przytarczyc cholera krztusiec

Receptor NMDA NMDA (N-metylo-D-asparaginian) –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: Symport – razem w jedną stronę (np. glukoza i sód) 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.blogspot.com/_