Canal de potasiu. canal de activare și de control de potasiu

arată figura canal de alimentare de potasiu în două stări: în repaus (stânga) și la sfârșitul potențialului de acțiune (dreapta). În condiții de repaus poarta canalului de potasiu este închis, iar acest lucru previne ieșirea ionilor de potasiu în mediu. Când potențialul de membrană de la -90 mV deplasată spre nivelul zero, acest lucru determină o modificare conformațională în potențialul deschiderea porții care asigură difuzia îmbunătățită a ionilor de potasiu în exterior prin canalul. Cu toate acestea, deoarece deschiderea canalelor de potasiu poate lua timp, cele mai multe dintre ele deschid la momentul respectiv, atunci când canalele de sodiu începe să se închidă din cauza inactivarea acestora. Astfel, reducerea în celula de intrare de sodiu și o creștere simultană a potasiului din celula accelera împreună procesul de repolarizare, ceea ce duce la o restaurare completă a potențialului de membrană în repaus pentru câteva fracțiuni de milisecundă.

Metoda voltage-clamp, permițând investigarea efectului nivelului capacității de deschidere și de închidere a canalelor controlate electric. Primul studiu, care a condus la o înțelegere cantitativă a activității canalelor de sodiu și de potasiu a fost atât de original, care va îndeplini oamenii de știință sale Hodgkin (Hodgkin) și Huxley (Huxley) au primit Premiul Nobel.

Figura prezintă schema de configurare experimentală pentru fixarea tensiunii ( „voltage-clamp“), care este utilizat în mod obișnuit pentru măsurarea curenților ionici care curg prin diferitele canale. Cu această metodă, în interiorul fibrei nervoase, se introduc doi electrozi. Folosind una dintre aceste valori măsurate a potențialului de membrană, iar curentul trece printr-o altă fibră sau către interior din acestea. Acest sistem este utilizat după cum urmează.

Cercetătorul decide care potențial trebuie să instalați în interiorul fibrei nervoase. Partea electronică a aparatului este setat la un potențial predeterminat, în care curentul prin electrodul este introdus automat curent electric pozitiv sau negativ de o asemenea magnitudine, care este necesară pentru a menține celălalt electrod potențial măsurat la nivelul stabilit de către operator. Când potențialul de membrană prin intermediul sistemului se ridică brusc de la -90 mV la zero, electric poarta de sodiu și potasiu canale deschise, iar ionii de sodiu și potasiu curg prin canalele. Pentru a contracara influența mișcării acestor ioni la nivelul potențialului intracelular prin intermediul electrodului de curent injectat automat curentul electric necesar pentru capacitatea de retenție intracelulară la un anumit nivel zero.

Pentru a realiza acest lucru, rezultatul injectabil curent Acesta trebuie să fie egal cu curentul total de care curge prin canalele de membrană, dar au polaritatea opusă. Pentru a măsura cantitatea de curent care curge în fiecare moment, electrod de curent conectat la osciloscop, care detectează curentul care curge. În final, cercetătorul poate modifica concentrația ionilor în raport cu nivelurile normale din interiorul sau din afara fibrei și din nou să repete experimentul. Acest lucru este ușor de făcut, atunci când sunt utilizate în crustacee mari fibrele nervoase din experiment, gigant axon special calmari, care ajunge uneori un diametru de 1 mm. Atunci când un singur ion, pătrunzând prin membrana este un sistem de sodiu masuri „tensiune clamp“ curentul care curge numai prin canalele de sodiu în soluțiile din interiorul și exteriorul Axon calmari. Când numai un ion de penetrare este de potasiu, măsurată curentul care curge numai prin canalele de potasiu.

un alt mod de a studia curentul de ioni printr-un tip special de canal este un canal de blocare de diferite tipuri. De exemplu, canalele de sodiu pot fi blocate prin intermediul așa-numitei sub acțiunea tetrodotoxin-l în afara membranei celulare, unde poarta de activare pentru ionii de sodiu. In schimb, blochează tetraetilamoniu canalelor de potasiu prin acțiunea toxinei în interiorul fibrei nervoase.

Figura prezintă modificările tipice de conductivitate canalelor de sodiu și potasiu controlabile electric schimbarea bruscă a potențialului de membrană folosind sistemul de patch-clamp -90-10 mV, urmată de (2 ms) revin la nivelul de -90 mV. Se observă că, în răspuns la o creștere a potențialului de membrană la valori pozitive apare rapid (într-o fracțiune de milisecundă) de deschidere a canalelor de sodiu (faza de activare). Cu toate acestea, în termen de aproximativ următoarea milisecunda canalele de sodiu sunt închise automat (faza de inactivare).

Fiți atenți la deschiderea canalelor de potasiu. Se deschid încet și să ajungă la deschiderea lor maximă după canalele de sodiu este aproape complet închisă. Imediat după deschiderea canalelor de potasiu rămân deschise pe parcursul întregii perioade, menține un nivel pozitiv al potențialului de membrană și nu se închide în sus, până când membrana se întoarce potențiale la valoarea sa negativă.