Как работает сенсор напряжения
1.Сегмент S4 содержит положительно заряженные аминокислоты - лизин или аргинин в каждой 3-ей позиции вдоль альфа-спирали.
2. Эти положительные заряды чувствительны к изменению величины мембранного потенциала.
3. Отрицательный мембранный потенциал вызывает закрытие канала.
4. При деполяризации мембраны сегмент S4 поворачивается на 1800, перенося положительные заряды к внешней стороне мембраны. Это приводит к открытию ворот канала.
5. Вероятность открытия каналов - функция напряжения.
6. Скорость прохождения ионов через ионные каналы –
106 - 108 ионов/с
Через Na+/K+ - насос - 300 ионов/c
3. Свойства ионных каналов.
Селективность – способность пропускать ионы одного типа.
а) ИК обладают абсолютной селективностью по отношению к катионам или анионам.
- Через катион-селективные каналы проходят различные ионы, но проводимость для основного иона максимальна.
б) Способность ионного канала пропускать различные ионы называется относительной селективностью и характеризуется рядом селективности. Это соотношение проводимости канала для различных ионов, взятых при одной концентрации. Для основного иона селективность принимается за 1.
(для Na-канала ряд селективности: Na+: K+ = 1: 0,05).
Независимость работы отдельных каналов
Прохождение тока через отдельный ионный канал не зависит от того, идет ли ток ионов через другие каналы.
Например, К+-каналы могут быть включены или выключены, но ток через Na+-каналы не меняется. Изменение проницаемости ионных каналов меняет мембранный потенциал.
Дискретный характер проводимости
Проводимость ионного канала дискретна, и он может находится в двух состояниях: открытом или закрытом. Переходы между этими состояниями происходят случайно и подчиняются статистическим закономерностям.
Сдвиг мембранного потенциала выше порога увеличивает вероятность открытия каналов, т.е. идет процесс их активации.
Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала
Ионные каналы нервных волокон чувствительны к мембранному потенциалу,
например, К+-каналы и Na+-каналы.
Ион-селективный канал имеет сенсор, чувствительный к действию электрического поля.
4. Блокаторы ионных каналов.
Блокатор натриевых каналов тетродотоксин
Рыба фугу — японский деликатес, популярный у любителей острых ощущений.
Рыба фугу и популярное японское национальное блюдо — сашими, приготовленное из ее филе.
Для приготовления опасного деликатеса повара должны пройти специальный двухгодичный курс обучения и получить особую лицензию. Затраты на обучение оправдываются стократно: работа повара, имеющего такую лицензию, — одна из самых высокооплачиваемых в ресторанах Японии
Класс – токсины, проникающие в канал. Подобно пробке, тетродотоксин входит во внешний вестибюль натриевого канала. При этом каждая его активная группа взаимодействует со своим аминокислотным остатком
2. Класс – токсины, не проникающие в канал. Хищный брюхоногий моллюск Conus textile и структура конотоксина. Справа — конотоксин в канале; в отличие от тетродотоксина, он прикрывает канал сверху. Конотоксины — пептиды с несколькими цистеиновыми S-S-мостиками.
3. Класс – токсины, препятствующие закрытию канала. Третий класс соединений, воздействующих на потенциал-зависимые натриевые каналы, представляет батрахотоксин южноамериканских лягушек листолазов (Phyllobates). Они канал не блокируют. Наоборот, связывание этих токсинов приводит к тому, что канал удерживается в открытом состоянии и непрерывно пропускает ионы. Но хотя механизм действия абсолютно противоположный, биологический эффект тот же — плачевный для жертвы.
Местные анестетики
Местные анестетики блокируют быстрый вход Na+, возникновение и проведение возбуждения. Большинство местных анестетиков являются
амфифильными молекулами.
5. Виды биопотенциалов: диффузионные, мембранные, фазовые. Уравнение Гендерсона.
Диффузионный потенциал
возникает на границе раздела двух жидких сред в результате различной подвижности ионов.
Диффузионный потенциал определяется из уравнения Гендерсона
 |
Где
U – подвижность катионов
V – подвижность анионов
R – универсальная газовая постоянная
Т – абсолютная температура
n – валентность
F – число Фарадея
а1 – активность ионов в области, откуда идет диффузия
а2 – активность ионов в области, куда идет диффузия
Фазовые потенциалы
возникают на границе раздела двух несмешивающихся фаз.
Мембранный потенциал
возникает на биологических мембранах
φм = φвн - φнар
Мембранный потенциал определяют из уравнения Нернста
 |
Где
R – универсальная газовая постоянная
Т – абсолютная температура
n – валентность
F – число Фарадея
а1 – активность ионов в области, откуда идет диффузия
а2 – активность ионов в области, куда идет диффузия
6. Природа и причины возникновения потенциала покоя. Уравнение Нернста.
7. Потенциал действия. Этапы формирования и фазы потенциала действия. Уравнение Нернста.
Потенциал действия (ПД) – это изменение мембранного потенциала в ответ на действие надпороговых стимулов, что приводит к возбуждению клетки.