Kalij kanal. Aktivaciju i kontrolu kalijevih kanala

Slika prikazuje Snaga kalijev kanal u dva stanja: u mirovanju (lijevo) i na kraju akcijskog potencijala (desno). U uvjetima odmora kalijevog kanala vrata zatvorena, a to sprečava izlazak iona kalija u okoliš. Kada je membrana potencijal od -90 mV pomaknut prema razini nule, to dovodi do promjene konformacije u potencijalnom otvaranju vrata koja pruža poboljšane difuziju iona kalija prema van kroz kanal. Međutim, budući da je otvaranje kalijevih kanala može potrajati, većina ih otvoriti u trenutku kada natrijevih kanala početi zatvoriti zbog inaktivacije. Tako, smanjenje natrija ulazni stanici i istovremeno povećanje kalija iz stanice zajedno ubrza proces repolarizacije, što dovodi do potpunog obnavljanju membranskog potencijala u mirovanju za nekoliko frakcija milisekunde.

Postupak napona clamp, čime se istražiti utjecaj razine kapaciteta za otvaranje i zatvaranje električno kontroliranim kanalima. Prva studija, što je dovelo do kvantitativnog razumijevanja rada natrijevih i kalijevih kanala bio toliko originalan da će ispuniti njegove znanstvenici Hodgkinov (Hodgkin) i Huxley (Huxley) su Nobelovu nagradu.

Slika prikazuje Eksperimentalni program za postavljanje za učvršćivanje napon ( „napona clamp”), koji se obično koristi za mjerenje ionske struje koja teče kroz različite kanale. S ovom metodom, unutar živčanih vlakana, dvije elektrode su uvedeni. Pomoću jednog od tih izmjerene vrijednosti potencijala membrane, a struja prolazi kroz drugu vlakana ili prema unutra od nje. Ovaj sustav se koristi kako slijedi.

Istraživač odlučuje koji potencijal morate instalirati unutar živčanih vlakana. Elektronički dio aparata podešen na predodređenom potencijala, pri čemu je struja kroz elektrode se automatski upisuje pozitivan ili negativan struje takve veličine koja je potrebna za održavanje druge elektrode potencijal izmjeren na razini postavljen od strane operatora. Kada potencijal membrane putem sustava naglo poraste od -90 mV do nule, električno vrata natrij i kalij kanala otvoren, a natrijevi i kalijevi ioni protoka kroz kanale. Suprostavljanja utjecaj na kretanje tih iona na razinu unutarstanične potencijala preko strujne elektrode automatski ubrizgava električnu struju neophodnu za unutarstanični kapacitet zadržavanja na određenoj nulte razine.

Da bi se to postiglo, rezultat trenutne injekcionih To mora biti jednak ukupnom struje kroz membrane kanala, ali imaju suprotan polaritet. Kako bi se izmjerila količina struje koja teče u svakom trenutku, struja elektroda priključen na osciloskop, koji detektira teče struja. Konačno, istraživač može promijeniti koncentracije iona u odnosu na normalnu razinu unutar ili izvan vlakana i opet ponoviti eksperiment. To je lako učiniti, kada se koristi u velikim živčana vlakna eksperiment rakova, osobito lignje div aksona, koji ponekad doseže promjer od 1 mm. Kada jedan ion prožima kroz membranu je natrijev sustav „napona stezanje” mjere struja teče samo natrijevih kanala u otopini unutar i izvan lignje aksona. Kad samo prodoran ion kalija, mjerena struja teče samo kroz kalijeve kanale.

još jedan način studiranja ionske struje kroz posebne vrste kanala je blokiranje kanala različitih vrsta. Na primjer, natrijevi kanali se mogu blokirati pomoću tzv pod djelovanjem da tetrodotoksin izvan stanične membrane, gdje aktivaciju vrata za natrij ione. S druge strane, tetraetilamonijevi blokira kanale kalija djelovanjem toksina unutar nervnog vlakna.

Slika prikazuje tipične promjene u vodljivosti električno kontrolirati natrij i kalij kanale iznenadna promjena membranskog potencijala uporabom patch-clamp sustav od -90 do +10 mV, nakon čega slijedi (2), MS povratka na razinu -90 mV. Vidi se da odgovor na povećanje membranskog potencijala za pozitivne vrijednosti nastaje brzo (u djeliću milisekunda) otvor natrijevih kanala (za aktiviranje faza). Međutim, u roku od oko nekoliko milisekundi natrijevi kanali se automatski zatvoriti (inaktivacija faza).

Obratite pozornost na otvaranje kalijevih kanala. Polako su se otvoriti i do svoje najveće otvaranje nakon natrijevih kanala je gotovo u potpunosti zatvoren. Odmah nakon otvaranja kalijevih kanala ostaju otvoreni tijekom cijelog razdoblja, održavati pozitivnu razinu potencijala membrane i ne zatvoriti do membrane potencijalne vraća na svoje negativne vrijednosti.