Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 188
Текст из файла (страница 188)
Этн потенциалзависимые каналы обычно избирательны по отношению к ионам натрия по сравнению со всеми друпгми однозарядными или двухзарядными катионами (которые проходят через этн каналы в 100 раз реже, чем ионы натрия) и обеспечивают очень высокую скорость потока () 10' ионов/с). В норме (в состоянии покоя) )ча'-каналы активируются (открываются) при падении мембранного потепциата, а далее подвергаются очень быстрой инактивации. Открытыми каналы бывают очень короткое время — порядка считанных миллисекунд, а закрытыми (нсактивированными) гораздо дольше — несколько миллисекунд. На активации и ипактивации цатрисвых каншюв основана передача нервных импульсов (см. рис. 12-25).
Другой хорошо изученный ионный капал — никотиновый ацетилхолиновый рецептор, который участвует в передаче электрического сигнала от моторного нейрона на мышечное волокно в нейромышечном соединении (подает сигнал мышце, что пора сокращаться). (Ннкотиновые рецепторы первоначально отличали от мускариновых рецепторов по чувствительности первых к никотину, вторых — к алкалоиду из грибов мускарину.
Они различаются также по структуре и функциям.) 11.3 Транспорт веществ через мембраны 15791 Ацетилхолин, выделенный моторным нейроном, диффундируст на расстояние нескольких микрометров в плазматичсскую мембрану миоцита, где он связывается с ацетилхолиновым рецептором. Это вызывает конформационные изменения в рецепторе, которые служат причиной открывания его ионного канала.
Результирующее движснис положительных зарядов внутрь деполяризует плазматическую мембрану, вызывая сокращение. Ацстилхолиновый рецептор позволяет Ха', К' и Саз' перемещаться через мембрану с одинаковой легкостью, но другис катионы и все анноны не способны к перемещению. Движение Ха через ионный канал ацетилхолинового рецептора является нснасыщаемым (скорость изменяется пропорционально изменению концентрации внеклеточного натрия 1Ха'1) и очень быстрым — около 2 10т ионов/с при физиологических условиях.
~~о сн,— с сн, сна Апетнлхолнн Ацетилхолиновый рсцспторный канал— типичный представитель многих других ионных каналов, которые продуцируют электрические сигналы или отвечают на них: у него есть «ворота», которые открываются в ответ па стимуляцию сигнальной молекулой (в нашем случае это ацетилхолин), и внутренний временной механизм, который закрывает ворота через доли секунды.
Таким образом, ацстилхолиновый сигнал является кратковременным— необходимое свойство проведения электрического сигнала. На основе сходства между аминокислот- ными последовательностями других хилтичсски управляемых ионных каналов и ацетилхолинового рецептора рсцепторные каналы, отвечающие на действие внеклеточных сигнальных веществ— Т-аминомасляной кислоты (ГАМК), глицина и серотонина, классифицируются как относящиеся к суперссмейству ацетилхолинового рецептора и, вероятно, имеют одинаковую трехмерную структуру и механизм, регулирующий открытие канала. ГАМК» и глициновые рецепторы — это ани- онныс каналы, специфичные для С1 и НСОз, а ссротониновый рецептор, подобно ацстилхолиповому, катионспецифичный.
Другой класс лигандзависимых ионных канаюв отвечает на действие внутриклеточных лигандов: 3',5'-циклического гуанозинмононуклеотида (сСМР) в глазу позвоночных, сСМР и сАМР в обонятельных нейронах н инозит-1,4,5- трисфосфата (1Рз) во многих типах клеток. Эти каналы составлены из множественных субъсдиниц, каждый имеет шесть трансмсмбранных спиральных доменов. Мы обсудим сигнальные функции этих ионных каналов в гл. 12. Ряд транспортеров, приведенных в табл. 11-б, в данной главе, не обсуждался; механизмы их работы рассмотрены ниже. Дефектные ионные каналы могут приводить к неблагоприятным физиологическим последствиям Важность ионных каналов для физиологических процессов становится ясной по аффектам от мутаций в специфических каналообразующих белках (табл. 11-7, доп. 11-3).
Генетические дефекты в потенциалзависимом Ха'-каналс плазматической мембраны миоцита приводят к болезням, при которых мышцы периодически либо подвергаются параличу (как при гиперкалнсмическом периодическом параличе), либо становятся «одеревеневшими» (как при врожденной парамиотонии). Как было упомянуто ранее„кистозный фиброз обусловлен мутацией, которая изменяет одну аминокислоту в белке СРТК, С1--ионном канале; в этом случае нарушается не передача нервного импульса, а секреция клетками различных экзокрннных желез, активность которых сопряжена с током ионов С1 .
Многие природные токсины действуют на ионныс каналы, и возможности этих токсинов еще более наглядно иллюстрируют важность нормального функционирования ионных каналов. Тстродотоксин (вырабатывается рыбами иглобрюхами, 5р)таеготу)ез гиБПрез) и сакситоксин (вырабатывается морскими панцирножгутиковыми р. Сопуаи1ах, которые вызывают «красный прилив») оказывают свое действие присвязыванииспотенциалзависимымиХа"-каналами нейронов, препятствуя возникновению Помер рисунка 0>уик<нш 19-26 17-6 19-29 !9-29 21-10 ! 9-6 П!-34. 23-35 1<3-69 19-66 20-15, 20-16 27-42 21-42 12-16 12П0 12-3Г> 12-25 5801 Часть 1.
11. Биологические меибраны и транспорт Гранеиартная система н локализация Анти<и>ртер <шенин ирка<с>тилэ ясо грсинсй мембраны митахоцдр<ш лшилкариш ни/карантин-1 рзисиоргер виутрснн< й мембраны митохондрии "„,'П-< или<ой<<0 внутренней лнмбраны и и'и >хан. ци и рйс втуп-ксшглутаратиы0 1 раис нары р <шутрсш<ей мембраны ми!ахая,циш лугамюуасиартагиый цхшсиортср внутренней мембраны липохоидрии Г1>аисиортер цитра! а ннутрсннсй мембрань! митихандряи Грансиар гер пиру вата ниутренней мембраны митсжоцсцши Грзисиортер жирных кислот илазматичсскай и< мбрзиы ми<шита Граисиартсры протонов комилексан 1,! П, 1Ъ' внутренней мембраны м<пахон;<ри и Горля>илиш (б>слоя-1хлкбнни ель), арагонц >я но(ш и ну<рея ней мс мбраиы митахишрни (сжишскс ци галрамл !>1, иротоиный Пш испо!и ср тилакаила хлорои азста гактсриородоиснш свеи>у<цжвлясмый иратоиный насос ,!',, АТРазаУАТ!ксиншза внутренней мембраны мисахондрии, тилакоида хлороилзс!з и бак!ериальиой и зализ ! ичсе кой мсм брюна >,<триоюфогфатн<лй анпцюргер анутрсннсй мсмб(еиы >июроцласэа >акт<риальиый белковый трансиортер 1сешо>яш транслоказа зидаилюмат'и н.ского регикулумз >ел коиая трзнслак<1.>а ядерной нори лсцсшор.'1 ПНИ н нлааматиче< кой мембране животной клетки лк>козный трансиортер илазматической мембраны жииоиюй клетки; 1>сгт'л<ц>уш'ся нису>и!иом Рз-зависимый Сах'-канал эидоилазматн'и'ского ре>икулума 4 й(Р-<ци>исимый Сзз'-канал колбочек и назочек сетчатки 1о<ессцизг!зависимый 1ла'-канал нс й(юнз Им!юрпц>уст суси граг А11Р для окислигельн<юа фосфорц;юрана!шя и зксиортирусг иролукг АТР Имцарп<ру< т жирцьи.
кислоты н матрикс дтя !а>-окисления Пас<аз <яе< 1', л !я <и<исаи<щи на! а <)>исфара ицкншния Переносит <юсгтанав.шязкшсис эквиваленты ( н виде малю а) из мю рикса а ци гололь Заканчивает иерсшк, иачюый мзлатс' ы-кс<о<лу>аратным челноком П<х:таидяет и цитозоль <оп рат как источник ш!и! ил-СоА д:ш синтеза линялая Чапп, меланизма исрсиоеа цитр<па ил матрикгз и циталоль Им<и>р! ярус т жнриыс кистюп ! д>и исиользош<и и я и качестис таил!нз Дейсгнус г к<<к энергажшасакицнй механизм ири акислн тельном фосфоря:ицюаании, ирснршцаи иагак электрон<>в и нроташ>ый градиент Сбрасьи>ш т протонный г(юлишп в шпохаилриях и качстчие мсхаинзлю гермагсиела иуи:ш лиюииации избыгачиов топлива Рабсласс как протонный насос, щ>иводиливс и действие зли<тронным пашкам на 2-схсмсц источник иранц>нап> градишпз для фотосшпетичш кого обриааиания АТР Свшауирзнлясмый источник иротс>ни<ни градишпа лля синтеза ЛТР шлофи аьиой бактерией Ванимоиренра<иасг ансрпиа иротоннаго Пяшисига и ЛТ!' ири окисл>стельном и фотаф<кфарил и роза иии Зкс<юрт нруст фотосш!тет ический щюду к г из строим; имиортируе< Р; лля синтеза ЛТР Зксиортируст <а крот ирусмьц белки через илз:шаги нлъую мсмб!>зиу Пе(ннас<п.и ЭР<ялки.
црсдназначсниыс >шя <шазматиче«кай мембраны. секреции или аршиелл Переносит белки к!ежду ядром и иитоилалмой Путем вызываемого ршсеиторами эцлоцитоза им!юртирует линн!с-ие!и носящие частицы Увсличив<етпюсабннкп мышгчиой и жщюскя1.!канн удалят.ь избыток глкисозы из криш ДСЛ<<кт ШЫМажиай ИЕРСглаЧУ СИП!аЛа ИУтеы ИЗМЕНЕНИЙ концентрации Саз' в ципмоле В пизу позвоночных !сел!зе г шшможиой передачу сш нала через рада!юии, сиязывзкицийся с сА)<4 Р-фсн <!и>дизстеразой Сиз!сает поташ!палы дейссвия ири нс!ндаче иеря<пни импульса 5СХ4А оСХ1А 5СК5А 'САЕТ 10 САСХА 1Е РКР1 КСЖЦ4 КСХЦ2 СНЯХ 1 Кистазный фибров О Н Н,Х=~,„ СН ОН ОН Н Тотролотоксип ~НН НО ОН Сакситоксиа С~а 'т у ОН 2С1 Хлорна О-тубокурарика Ха" (потенциалзависимый, скелепшя мышца) Ха' (потенциалзависимый, нейроны) Ха' (потенциалзависимый, сердечная мышца) Са'" (нейшн от) Сат' (потенциалзависимый, сетчатка) Сам (полицистин-10) К' (нейроны) К' (потенциалзависимый, нейроны) Нспй'цнфн а зъйй казненный (сО51Р-риуалруеаый, сш шпш) Ацепзлхолиновый рецептор (скелепшя мышца) С1- нормальных потенциалов действия.
Из иглобрюхов готовят японский деликатес фугу, но могут его готовить только повара, специально обучсниыс отделять сочи ыс съсдобныс кусочки от смертельно ядовитых. Употребление н пищу моллюсков и ракообразных, вскормленных па р. Сопупи!ах, также может быть смертельно опасным; моллюски нечувствительны к сакснтоксипу, по накапливают его в мышцах, которые становятся страшно ядовитыми лля организмов, стоящих более высоко в пищевой цепи. Яд черной мамбы содержит дсидротоксин, который мешает работе потенпиалзависимых К'-каналов. Турбокурарин — активный компонент яда кураре (использовался как яд для стрел в бассейне реки Амазонки) и два других токсина змеиных ядов — кобротоксип и бупгаротоксин — блокируют ацетилхолиновый рецептор или препятствуют открытию его ионного канала. Блокируя сигналы от нервов к мышцам, все эти токсины вызывают паралич и даже смерть. Зато чрезвычайно высокос сродство бупгаротоксина к ацетилхолиновому рецептору (Ка = 10 и М) оказалось полезным для экспериментаторов: радиоактивно меченный токсин использовался для количественного определения рецептора в процессе его очистки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
