Иондық каналдар

Иондық каналдар - клетканың мембранасындағы ірі ақуыздық молекулар және молекула үстінде орналасқан липопротеидты құрылымдар. Олар мембрана арқылы иондардың клеткадан сыртқы ортаға және кері қарай өтуін қамтамасыз етеді. 1972 жылы Синджер мен Николсон биологиялық мембрананың моделіне сәйкес биологиялық мембрана сұйықтық- мозаикалық құрылымды. Сұйық фосфолипидты мембраналық қабатта ақуыз молекулалары жүзіп жүреді. Иондарды каналдар арқылы трансмембранды тасу - организмде болатын барлық биоэлектрлі құбылыстардың бастауы.

Егер мембранада иондық каналдар бар болса, иондардың тасымал жыдамдығы анағұрлым артады. Әсіресе калий, натрий, кальций каналдары кең таралған.

Сонымен қатар иондық каналдар селективті қасиетке ие болады, яғни әртүрлі иондар үшін өтімділігінің шамасы әртүрлі болады. Әрбір канал ионның тек бір түрін ғана тасымалдайды, мысалы, натрий каналы - натрий иондарын, калий каналы - калий иондарын.

Катионды канал арқылы аниондар өте алмайды немесе керісінше. Негізгі ион сияқты сол белгідегі иондар үшін канал абсолютті селективтілікке ие бола алмайды, өзі сияқты белгідегі басқа иондар үшін каналдың өткізгіштігі төмен, бірақ нолден өзгеше болады.

Иондардың мынадай қасиеттері бар:

Биологиялық мембраналар арқылы зат тасымалдаудың екі түрі бар:

Пассивті тасымалдау

Пассивті тасымалдауда жасушадағы заттың таралымы (концентрациясы) көп орыннан (С1), таралымы аз орынға (С2) қарай, ал электролиттерде электр өрісінің потенциалының мәні жоғары (1) орыннан потенциалы төменгі (2) орынға қарай бір бағытта жүреді.

Активті тасымалдау

Активті тасымалдау деп заттың электрохимиялық потенциалы аз орнынан оның көп орнына қарай тасмалдануын айтады.

Мембранада белсенді зат тасмалдау өздігінен жүре алмайды. Ол аденозин- трифосфат (АТФ) қышқылының гидролиздену процесімен қатар жүреді, яғни бұл тасмал АТФ-те жинақталған энергияны шығындау есебінен болады.

Биологиялық мембранада иондық насос бар екені дәлелденді. Ол АТФ гидролизінің бос энергиясы есебінен жұмыс атқарады. Қазіргі уақытта мембрана арқылы иондарды белсенді тасымалдайтын иондық электрогендік насостың үш түрі бар екені дәлелденді. Олар: I - К+-Na+-ATФ-аза (цитоплазматикалық мембранада) II - Са2+-ATФ-аза (саркоплазматикалық ретикулум мембранасында, Са2+- насос) III - Н+-АТФ-аза немесе протондық помпа (энергия тасмалдайтын митохондрий, хлоропласт және бактерия мембранасында) .

Жасушаның екі жағындағы зат таралымының өзгерісі (градиенті) диффузия құбылысымен түсіндіріледі. Диффузия деп молекулалардың хаостық жылулық қозғалысының әсерінен заттың таралымы көп орыннан таралымы аз орынына қарай өздігінен өтуін айтады.

Қарапайым диффузиялар өте баяу өтетін болғандықтан, жасушаны қажетті қоректік заттармен қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан мембранадағы пассивті зат тасымалдану каналдар арқылы да өтеді.

Канал - ақуыз молекулалары мен липидтерден тұратын мембранада пайда болатын жолдар. Каналдар мембрана арқылы тек ұсақ молекулалардың өтуіне ғана емес, ірі иондардың өтуіне де мүмкіндік береді. Калий, натрий және кальций иондық каналдары көп тараған.

Каналдардың селективтілігі

Каналдардың аса маңызды қасиеті - оның селективтілігі - талғап өткізгіштігі.

Әр канал негізінен тек бір заттың ғана иондарын өткізеді, мысалы, натрий каналдары тек натрий иондарын, ал калий каналдары тек калий иондарын өткізеді.

Канал өткізгіштігінің талғампаздығы тасымалданатын ион радиусымен және ионның химиялық құрылысымен анықталады.

Диффузияның тағы бір «жеңілділігі» - иондар тасымалының арнайы молекула - тасымалданушылармен жүретіндігі. Олар - ионофорлар деп аталады.

Канал радиусына қарағанда радиусы кіші болып келетін зат иондары осы канал арқылы еркін өтіп кете алмайды.

Себебі, канал ішіндегі дипольдық топтармен әсерлесулері әр түрлі.

Мысалы калий иондары калий каналының іріктеуші сүзгісінде (селективные фильтры) оттегінің барлық бес атомымен әрекеттеседі, ал радиусы калий ионынан әлдеқайда кіші болатын натрий ионы осы сүзгіде оттегінің тек екі атомымен ғана әрекеттесе алады.

Сондықтан бұл канал арқылы натрий иондары тасымалданбайды.

Ұқсас жұмыстар

Биологиялық мембраналардың қызметтері

Ионды каналдар

Иондық каналдар мен тасымалдаушылар құрылысы мен қызметі. Электрогенез механизмі

Мембрана құрылысы

ӨСІМДІКТЕРГЕ СЫРТҚЫ ОРТАНЫҢ ҚОЛАЙСЫЗ ЖАҒДАЙЛАРЫНЫҢ ӘСЕРІ

Мембрана құрылысының бұзылуы

Биологиялық мембраналар. Иондық каналдар. Электрогенез механизімі

Каналдарды есептеу және жобалау Каналдар мен арықтар жұмыс істеу мерзімдері

Каналдың ішкі бетін қаптау тәсілдері

Канал көрсеткіштерін анықтау тәртібі