离子通道

离子通道,蛋白质表达了几乎所有的生活细胞创建一个路径的起诉离子从溶解盐类,包括钠,钾,钙和氯离子,通过否则impermeant脂质细胞膜。操作的细胞神经系统的收缩,心和骨骼肌,分泌在胰腺生理过程要求的例子吗离子频道。此外,离子通道在细胞内的膜细胞器是重要的调节胞质钙离子浓度和酸化的特定亚细胞隔间(例如,溶酶体)。

进化和选择性

通过渠道向离子流动被动平衡。这个运动可以由电流(电压)或化学浓度梯度。的能力来改变离子流动结果也许离子通道的发展提供了一个进化优势通过允许单细胞生物调节他们的体积在面对环境变化。通过随后的进化,离子通道来发挥重要作用在细胞分泌和电气信号。

大多数离子通道是gated-that,他们打开和关闭自发或针对一个特定的刺激,如绑定的通道蛋白的小分子(ligand-gated离子通道)或电压的变化膜所感觉到的带电部分(电压门控通道的蛋白质离子渠道)。此外,大多数离子通道选择性,只允许特定的离子通过。一些渠道行为只有一个类型的离子(如钾),而其他渠道表现出相对选择性的例子中,允许带正电阳离子通过而不含带负电荷阴离子。在高等生物细胞可以表达100多个不同类型的离子通道,每个都有不同的选择和不同的控制属性。

功能和结构

流动的带电离子通过公开渠道代表一个电流通过膜的电压变化通过改变电荷的分布。可兴奋细胞电压门控通道,允许瞬态大量正离子(如钠离子和钙离子)构成短暂的膜的去极化称为动作电位。动作电位可以长距离传播迅速,允许协调和生理输出的精确计时。在几乎所有情况下,动作电位触发下游生理效应,如分泌或肌肉收缩,通过打开电压门控离子通道calcium-selective和提高细胞内钙浓度。

的氨基酸许多不同的离子通道蛋白序列已经确定,并在一些情况下,x射线晶体结构通道是已知的。基于其结构,大多数离子通道可分为6或7总科。potassium-selective频道,这是最合适的离子通道,四个同源跨膜单元一起创建一个隧道,称为进行毛孔,提供一个极性通路通过非极性脂质膜。其他通道类型需要三个或者五个同源子单元生成中央进行孔隙。在解决方案,离子极化稳定水分子在周围环境。狭窄的、高度选择性离子通道模拟水环境通过与极化羰基氧原子进行孔隙衬里。转学至渠道形式毛孔的直径足够大的离子和水分子可以通过在一起。

毒素和疾病

许多天然毒素目标离子通道。例子包括电压门控钠离子通道阻滞剂河豚毒素,这是产生的细菌居住在喷雾剂(河豚)和其他几个生物;不可逆烟碱乙酰胆碱受体拮抗剂alpha-bungarotoxin,属蛇的毒液Bungarus(金环蛇);和植物的生物碱,如马钱子碱和d筒箭毒碱,抑制激活的离子通道的打开神经递质甘氨酸和乙酰胆碱,分别。此外,大量的治疗药物,包括当地麻醉剂,苯二氮平类药物磺酰脲类衍生物,行为直接或间接调节离子通道的活动。

继承了突变在离子通道基因和基因编码的蛋白质调节离子通道活动已经涉及一系列的疾病,包括共济失调(无法协调自愿肌肉运动),糖尿病,某些类型的癫痫,心脏心律失常(不规则心跳)。例如,基因变异在sodium-selective和potassium-selective频道,或在相关的管理单元,构成某些形式的长qt综合症。这种综合症的特征是一个延长的去极化心脏肌细胞动作电位的时间进程,这可能导致致命的心律失常。此外,突变三磷酸腺苷(ATP)敏感的钾离子通道控制胰岛素胰腺分泌的细胞构成某些形式的糖尿病。

作用的研究

正在进行基础研究离子通道上寻求理解的结构基础磁导率、离子选择性和闸门在分子水平上。研究成果也试图回答关于细胞离子通道的监管问题蛋白质合成和亚细胞分布和极限退化的渠道。此外,化合物与更大的渠道参与特异性和效价疼痛感觉,心血管疾病和其他病理条件是药物开发的潜在来源。