Трансмембранные каналы
Трансмембранные каналы , также называемые мембранными каналами , представляют собой поры внутри липидного бислоя . Каналы могут быть образованы белковыми комплексами , проходящими через мембрану, или пептидами . Они могут пересекать клеточную мембрану , соединяя цитозоль или цитоплазму с внеклеточным матриксом . [ 1 ] Трансмембранные каналы обнаружены также в мембранах органелл, включая ядро , эндоплазматический ретикулум , аппарат Гольджи , митохондрии , хлоропласты и лизосомы . [ 2 ]
Трансмембранные каналы отличаются от транспортеров и насосов по нескольким причинам. Некоторые каналы менее избирательны, чем типичные транспортеры и насосы, различая растворенные вещества в первую очередь по размеру и ионному заряду. Каналы осуществляют пассивную транспортировку материалов, также известную как облегченная диффузия . Транспортеры могут осуществлять как пассивную, так и активную передачу материалов, в то время как насосам для работы требуется энергия. [ 3 ]
Существует несколько режимов работы мембранных каналов. Наиболее распространенным является закрытый канал, для которого требуется триггер, такой как изменение мембранного потенциала в потенциалзависимых каналах, чтобы разблокировать или заблокировать отверстие поры. Потенциал-управляемые каналы имеют решающее значение для создания потенциала действия в нейронах, приводящего к нервному импульсу. Лиганд - зависимый канал требует химического вещества, такого как нейромедиатор , чтобы активировать канал. Для открытия стресс-закрытых каналов требуется механическая сила, приложенная к каналу. Аквапорины представляют собой специальные каналы для движения воды через гидрофобную внутреннюю часть клеточной мембраны. [ 4 ]
Ионные каналы представляют собой тип трансмембранных каналов, ответственных за пассивный транспорт положительно заряженных ионов (натрий, калий, кальций, водород и магний) и отрицательно заряженных ионов (хлорид) и могут быть либо закрытыми, либо лиганд-зависимыми каналами. Одним из наиболее изученных ионных каналов является калиевый ионный канал . Канал ионов калия может обеспечивать быстрое перемещение ионов калия, будучи селективным по отношению к натрию. Используя данные дифракции рентгеновских лучей и расчеты атомной модели, вероятная структура канала состоит из ряда белковых альфа-спиралей, образующих пору в форме песочных часов с самой узкой точкой на середине липидного бислоя мембраны. Чтобы пройти через канал, ионы калия должны избавиться от водной матрицы и попасть в селективный фильтр, состоящий из карбонильных атомов кислорода. Ионы калия проходят через один атом по пяти различным местам связывания катионов (положительно заряженных ионов). [ 5 ]
Заболевания, вызванные нарушениями работы ионных каналов, включают муковисцидоз , при котором канал для ионов хлорида не открывается или отсутствует в клетках легких, кишечника, поджелудочной железы, печени и кожи. Клетки больше не могут регулировать концентрацию соли и воды, что приводит к появлению типичных для заболевания симптомов. К дополнительным расстройствам, возникающим в результате нарушений работы ионных каналов, относятся формы эпилепсии , сердечная аритмия , некоторые виды периодических параличей и атаксия . [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ру, Б., и Шультен, К. (2004). Компьютерные исследования мембранных каналов. Строение 12, 1343 – 1351 гг.
- ^ Альбертс Б., Брей Д., Хопкин К. и Джонсон А. (2010) Основная клеточная биология, 3-е изд. (Нью-Йорк: Garland Science), стр. 387–420.
- ^ Лодиш Х., Берк А., Кайзер К., Кригер М., Скотт М., Бретшер А., Плох Х. и Мацудайра П. (2008) Молекулярная клеточная биология, 6-е изд. . (Нью-Йорк: WH Freeman), стр. 437–474.
- ^ Веркман, А. (2011) Краткий обзор аквапоринов. Журнал клеточной науки 24, 2107–2112.
- ^ Ру, Б., и Шультен, К. (2004). Компьютерные исследования мембранных каналов. Строение 12, 1343 – 1351 гг.
- ^ Селезия, Г.Г. (2001) Заболевания мембранных каналов или каналопатии. Клиническая нейрофизиология, январь 112 (1), 2–18. [1]