Ионные каналы

Ионные каналы представляют собой специализированные белки, расположенные в клеточной мембране, через гидрофильные поры которых может происходить обмен определенными атомами. Существует несколько типов сердечных ионных каналов, которые отличаются по двум свойствам: избирательности и проницаемости.

Каждый тип каналов избирателен (селективен) для определенного иона и имеет для этого соответствующие размеры и строение пор. Например, в сердечных клетках некоторые каналы могут пропускать ионы натрия, другие специализированы для прохождения ионов калия, остальные — для ионов кальция.

Ион может проникать через специальный канал только в определенное время. Ионный канал — это ворота: в каждый данный момент они находятся или в открытом или в закрытом состоянии. Если канал находится в открытом состоянии длительное время, то через него проходит большое количество ионов и поэтому больше трансмембранный ток. Для сердечных ионных каналов, генерирующих потенциал действия, открытие и закрытие ворот определяется трансмембранным потенциалом. Иначе, ворота каждого канала являются потенциал чувствительными. Изменение мембранного потенциала в процессе деполяризации и реполя-ризации клетки приводит к открытию и закрытию определенных каналов с изменением ионных токов через сарколемму.

Примером потенциалчувствительных каналов могут служить быстрые сердечные натриевые каналы. Трансмембранные белки, которые образуют эти каналы, имеют различные конфигурации в зависимости от потенциала клеточной мембраны (рис. 1.11). При значении потенциала —90 мВ (типичный потенциал покоя для клеток миокарда желудочков) большинство каналов в закрытом виде, в состоянии покоя, так что для ионов Na+ проход закрыт. Однако из этого состояния каналы способны перейти в открытое состояние.

Быстрая волна деполяризации (когда мембранный потенциал становится менее отрицательным), активизирует покоящиеся каналы для их открытия. В это время ионы Na+ быстро проникают в клетку — последовательный ток Na+ внутрь. В то же время активированные каналы остаются открытыми только на короткое время, несколько тысячных долей секунды, и затем спонтанно закрываются, переходя в неактивное состояние, которое отличается от закрытого состояния покоя (рис. 1.11В). В неактивном состоянии ионные каналы не могут перейти непосредственно в открытое состояние, так как ворота белкового канала заблокированы в результате процесса инактивации.

Неактивное состояние сохраняется до тех пор, пока потенциал мембраны не реполяризуется обратно до исходного уровня покоя. Пока происходит реполяризация, неактивные каналы предотвращают любое прохождение натриевых ионов. Поэтому при нормальной клеточной деполяризации потенциалзависимое быстрое прохождение ионов натрия через каналы происходит за короткий промежуток времени, затем каналы закрываются и находятся в таком состоянии до тех пор, пока не произойдет почти полная реполяризация клеточной мембраны.

Необходимо отметить другое важное свойство быстрых натриевых каналов. Если трансмембранный потенциал сердечной клетки претерпевает медленную деполяризацию и поддерживается хронически на уровне менее отрицательном, чем обычный потенциал покоя, инактивация каналов происходит без их предварительного открытия (рис. 1.11). Более того, длительное сохранение менее отрицательного потенциала может привести к тому, что закрытые, неактивные каналы никогда не вернутся в состояние покоя, и быстрые натриевые каналы такой клетки, следовательно, не будут в состоянии проводить ионы Na+. Это и происходит в клетках пейсмекера (водителя ритма) (например, клеток СА- и АВ-узлов), у которых мембранный потенциал превышает —70 мВ в течение всего сердечного цикла. Как результат этого, быстрые натриевые каналы клеток водителей ритма всегда неактивны, и они не играют никакой роли в генерации потенциала действия в этих клетках.

Кальциевые и калиевые каналы сердечных клеток также являются по-тенциалчувствительными, но их поведение отличается от поведения натриевых каналов, что будет описано в последующих разделах.

Читать далее: Потенциал покоя

Загрузка...

загрузка...