Свойства ионных каналов Клеточная мембрана нервной клетки

Клеточные мембраны состоят из жидкой фазы липидов и встроенных в липиды белковых мо-

Рис. 2.1. Клеточная мем­брана и ионный канал. (А) Клеточные мембраны состоят из жидкой фа­зы липидов и встроен­ных в липиды белковых молекул. Пронизывающие мембрану (трансмембран­ные) белки образуют ион­ные каналы. (В) Схематич­ное представление ионно­го канала с центральной водной порой и воротным механизмом (G).

LOnm

Fig. 2.1. Cell Membrane and Ion Channel. (A) The cell membrane is composed of a lipid bilayer embedded with proteins. Some of the proteins traverse the lipid layer, and some of these membrane-spanning proteins form membrane channels. (B) This schematic representation shows a membrane channel in cross section, with a central water-filled pore and channel "gate" (G). The gate opens and closes irregularly; the probability of opening may be regulated by the membrane potential by the binding of a ligand to the channel or by other biophysical or biochemical conditions. A sodium ion, surrounded by a single shell of water molecules, is shown to scale in the pore for size comparison.

Раздел П. Передача информации в нервной системе

лекул. Как показано на рис. 2.1 А, молекулы липидов организованы в двухслойную мем­брану (бислой) толщиной около 6 нм. Поляр­ные гидрофильные головки липидов обраще­ны к поверхностям мембраны, а гидрофобные хвосты вытянуты к середине бислоя. Лип иды плохо пропускают воду и практически не­проницаемы для ионов. Белковые молекулы частично погружены в слой липидов, либо с внеклеточной, либо с цитоплазматической стороны. Некоторые белки целиком прони­зывают мембрану. Именно пронизывающие мембрану (трансмембранные) белки образу­ют ионные каналы. Основные ионы, участ­вующие в генерации электрических сигналов, такие как калий, натрий, кальций или хлор, движутся через ионные каналы пассивно бла­годаря градиенту концентраций и электриче­скому потенциалу мембраны.

Другие трансмембранные белки служат в качестве насосов и переносчиков, обеспечи­вающих транспорт веществ через клеточную мембрану против электрохимических гради­ентов. Транспортные механизмы поддержи­вают ионный состав цитоплазмы, удаляя или возвращая те ионы, которые прошли кле­точную мембрану по их электрохимическим градиентам. Они также выполняют важную функцию переноса через клеточные мембра­ны субстратов метаболических реакций, та­ких как глюкоза и аминокислоты. Свойства транспортных молекул обсуждаются в главе 4.