Kanały jonowe i pompy błonowe

Transkrypt

1 Kanały jonowe i pompy błonowe

2 Jak badad przepływ jonów? Patch-clamp -zassanie powoduje ścisłe połączenie błony komórkowej z kapilarą (opornośd miedzy wnętrzem pipety a otaczającym roztworem = 10^9 omów) > prąd płynie tylko przez błonę; mikrosekundowa rozdzielczośd Układ całokomórkowy i oderwanej łatki Gęstośd kanałów w błonie zależna od rodzaju komórki i danego fragmentu błony tej komórki

3 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 Długośd segmentów mielinowych (skoków) 0,2-1 mm Prędkośd przewodzenia 0,5-120 m/s Szczelina synaptyczna 20-30nm Szybkie kanały sodowe i potasowe Czas trwania impulsu nerwowego 3-5 ms Napięcie podczas depolaryzacji -60mV do +30mV Selektywnośd kanałów wynika z wąskiego, naładowanego przewężenia wewnątrz kanału (rzędu angstremów) Model kuli na łaocuchu

4 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 przepuszczalnośd R stała gazowa (8,314 J/mol K) [X] stężenie poszczególnego jonu (zewnątrz lub wewnątrz komórki)

5 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 stężeo. np. r. acetylocholinowy

6 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 niedoczynnośd przytarczyc b. cholera c. krztusiec

7 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)

8 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

9 Kanał receptora Ach specyficznośd selektywnośd. 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.

10 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

11 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 N. Wychylanie się stereocilii o 0,04 nm.

12 Otwierane mechanicznie (Ryr) Występowanie: błona komórkowa mięśni kanały DHP i ryanodowe Ca2+

13 Kanał potasowy związany z receptorem β Wpływ na pobudliwośd nerwową Otwierany w chwilach zagrożenia organizmu Wpływa na rozszerzenie naczyo krwionośnych Występuje m.in. w mięśniu sercowym

14 Pompa Na/K (ATP-aza)

15 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)

16 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 gspot.com/_