Структура ионного канала

Белки, составляющие тело различных каналов очень сходны между собой как по своей структуре, так и по функциям. Полагают, что предшественником всех существующих каналов является филогенетически более древний Ca²⁺-канал.

Любой ион-селективный канал состоит из следующих частей (слайд 7): погруженной в бислой белко­вой части, носящей название тела канала и имеющей субъединичное строение; селективного фильтра, образованного отрицательно заряженными атомами кислорода, которые жестко расположены на определенном расстоянии друг от друга и пропускают ионы только определенно­го диаметра; воротной части.

Ворота ионного канала управляются мембранным потенциалом и могут находиться как в закрытом состоянии, так и в открытом состоянии. Нор­мальное положение ворот натриевого канала, являющееся устойчивым,- закрытое. Под действием электрического поля увеличивается вероятность открытого состояния, ворота открываются, и поток гидратированных ионов получает возможность проходить сквозь селективный фильтр.

Если ион подходит по диаметру, то он сбрасывает гидратную оболочку и проскакивает на другую сторону ионного ка­нала. Если же ион слишком велик по диаметру, как, напри­мер, тетраэтиламмоний, он не в состоянии пролезть сквозь фильтр и не может пересечь мембрану. Если же, напротив, ион слишком мал, то у него возникают сложности в селективном фильтре, на сей раз связанные с трудностью сброса гидратной оболочки иона.

Блокаторы ионных каналов либо не могут пройти сквозь него, застревая в фильтре, либо, если это большие молекулы, как ТТХ, они стерически соответствуют какому-либо входу в ка­нал. Так как блокаторы несут положительный заряд, их заря­женная часть втягивается в канал к селективному фильтру как обычный катион, а макромолекула закупоривает его.

Таким образом, изменения электрических свойств возбудимых биомембран осуществляется с помощью ионных каналов. Это белковые макромолекулы, пронизывающие липидный бислой, которые могут находиться в нескольких дискретных состояниях. Свойства каналов, селективных для ионов К⁺, Na⁺ и Са²⁺, могут по-разному зависеть от мембранного потенциала, что и определяет динамику потенциала действия в мембране, а также отличия таких потенциалов в мембранах разных клеток.

1. Антонов В.Ф., Черныш А.М., В.И. Пасечник и др. Биофизика. М., Владос, 2000

2. Владимиров Ю.А. с соавт. Биофизика. М., Медицина, 1983.

3. Рубин А.Е. Биофизика: Биофизика клеточных процессов 2- том. – М. Книжный дом “Университет”, 2000 – 468 с

4. Альбертс Б., Брей Д., Льютс Дж. и др. Молекулярная биология клетки. – М.:Мир, 1994. – Т.1-3.

5. Медицинская биофизика, ред. Самойлов В.О., Л., 2004 478c.

6. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. – М.: НИИ Биомедицинской химии РАМН, 1999.