Автор текста Анисимова Е.С.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.
Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5
См. сначала п.110, 112, 113, 114, 61. 22-25.
Параграф 111:
«Транспортёры ионов, лекарства-лиганды транспортёров».
Содержание параграфа:
1. 111. 1. Белки-транспортёры ионов через мембраны: насосы, каналы и обменники.
2. 111. 2. Ионные каналы.
3. 111. 3. Насосы (АТФ-азы).
4. Насос для ионов кальция.
5. Насос для ионов натрия и калия.
6. 111. 4. Натрий-кальциевый обменник.
7. 111. 5. Лекарства, действующие на транспортёры ионов.
8. Эффекты АНТАГОНИСТОВ натриевых и кальциевых каналов.
9. Лекарства, действующие на калиевые каналы.
10. АНТАГОНИСТЫ калиевые каналов: …
11. Ингибиторы натрий-калиевой АТФ-азы.
111. 1. Белки-транспортёры ионов через мембраны:
насосы, каналы и обменники.
(не)Проницаемость мембраны для ионов.
Ионы не способны проходить через двойной слой липидов мембран,
то есть липидные слои мембраны непроницаемы для ионов.
Причина неспособности ионов проходить через бислой мембраны –
заряженность ионов,
нерастворимость заряженных частиц в липидах и неполярных растворителях.
Пройти через мембрану
(с одной стороны мембраны на другую сторону мембраны)
ионы могут, только если в мембране есть белки,
которые образуют «туннель» внутри мембраны.
Среди белков-транспортёров ионов через мембраны различают:
каналы, насосы и обменники.
От того, какие транспортёры ионов транспортируют ионы,
зависит концентрация ионов по разные стороны мембраны,
а от этого –
какой заряд на мембране
и в каком состоянии клетка.
111. 2. Ионные каналы.
Ионные каналы – это белки, через которые ионы могут перемещаться
с одной стороны мембраны на другую
ПО ГРАДИЕНТУ КОНЦЕНТРАЦИИ,
то есть по каналам ионы идут
с той стороны мембрану, где концентрация ионов выше,
на ту сторону мембраны, где концентрация ионов ниже.
Конкретный канал транспортирует только один тип ионов,
то есть при работе каналов происходит унипорт.
Есть каналы для ионов натрия, калия, хлора, кальция.
Каналы для ионов натрия называются натриевыми каналами.
Каналы для ионов хлора (хлорида) называются хлоридными каналами.
Каналы для ионов калия называются калиевыми каналами.
Каналы для ионов кальция называются кальциевыми каналами.
Концентрация ионов натрия, кальция и хлора выше вне клетки,
поэтому при открытии натриевых, кальциевых и хлоридных каналов
ионы натрия, кальция и хлора перемещаются по каналам ВНУТРЬ КЛЕТОК
(с внешней стороны цитоплазматической мембраны на внутреннюю).
Концентрация ионов калия выше вне клетки,
поэтому при открытии калиевых каналов
ионы калия перемещаются по каналам «наружу» из клеток
(с внутренней стороны цитоплазматической мембраны на внешнюю).
Ионные каналы могут быть проницаемы для ионов (открыты),
а могут быть непроницаемы для ионов (закрыты).
Открыты или закрыты каналы (пропускают они ионы или нет) –
зависит от их конформации (п.58),
а конформация каналов зависит от того,
какие вещества (лиганды) связаны с молекулами белков-каналов.
Например, с каналами могут связываться нейромедиаторы и другие гормоны (п.94)
(с участком белковой молекулы, которая выполняет функцию рецептора нейромедиатора),
менять их конформацию и открывать их.
Натриевые каналы открывают глутамат и ацетилхолин,
из-за чего они являются возуждающими нейромедиаторами.
Хлоридные каналы открывают ГАМК и глицин,
из-за чего они являются тормозными нейромедиаторами.
При входе ионов натрия и кальция в клетку заряд мембраны меняется
(это изменение называется ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ) так,
что активность клеток повышается.
При входе ионов хлора в клетку
и при выходе ионов калия из клетки
заряд мембраны меняется (это изменение называется ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИЕЙ)
так, что активность клеток снижается.
Существуют лекарства, которые способны связываться
с белковыми молекулами ионных каналов,
менять их конформацию, делать открытыми или закрытыми.
Вещества, которые открывают ионные каналы,
называются агонистами каналов,
а вещества, которые закрывают каналы,
называются антагонистами каналов.
111. 3. Насосы (АТФ-азы).
Должна быть возможность
транспортировать ионы через мембраны
ПРОТИВ ГРАДИЕНТА концентрации ионов,
то есть с той стороны мембраны, где концентрация данного иона меньше,
на ту сторону мембраны, на которой концентрация данного ионы больше.
Транспорт ионов против их градиентов требует затрат энергии
(в отличие от транспорта ионов по градиенту через каналы).
Источником энергии для транспорта ионов чаще всего является расщепление АТФ, катализируемое ферментом АТФ-азой.
Транспорт ионов натрия, калия, кальция
против градиентов их концентраций осуществляется белками,
которые называются НАСОСАМИ.
Поскольку источником энергии для работы насосов
чаще всего является расщепление АТФ,
то насосы, использующие энергию расщепления АТФ, называют АТФ-азами.
Насос для ионов кальция.
Ионы кальция транспортируются через мембраны
против градиента ионов кальция
(то есть из гиалоплазмы) белком-транспортёром
за счёт энергии расщепления АТФ,
который называется кальциевой АТФ-азой.
Из гиалоплазмы ионы кальция транспортируются во внеклеточное пространство
и в полость эндоплазматического ретикулума (ЭПР).
При работе кальциевой АТФ-азы происходит унипорт.
Насос для ионов натрия и калия.
Ионы натрия транспортируются через мембрану
против градиента ионов натрия
тем же белком-транспортёром,
который транспортирует ионы калия через мембрану
против градиента ионов калия.
Этот насос называется натрий-калиевым насосом
или натрий-калиевой АТФ-азой.
С его помощью ионы натрия транспортируются наружу,
а ионы калия внутрь.
При этом ионов натрия транспортируется три,
а ионов калия – два.
Благодаря этому концентрация положительных ионов (катионов)
снаружи больше, чем внутри,
а внешняя сторона цитоплазматической мембраны
заряжена положительно
по сравнению с внутриклеточной стороной мембраны
(в состоянии покоя клетки, но в состоянии возбуждения всё иначе).
При работе натрий-калиевой АТФ-азы происходит антипорт:
транспорт двух разных веществ в противоположных направлениях.
В данном случае антипорт ионов натрия и калия.
111. 4. Натрий-кальциевый обменник.
Существует белок-транспортёр, который транспортирует
(через цитоплазматическую мембрану)
ионы кальция и ионы натрия «в обмен» друг на друга
и поэтому называется натрий-кальциевым обменником.
Он транспортирует ионы натрия в одну сторону (по 3 иона натрия),
а ионы кальция в противоположную сторону (по одному иону кальция).
В какую именно сторону транспортируются ионы натрия и кальция –
зависит от заряда мембраны и состояния клетки
(покой или возбуждение, гиперполяризация или деполяризация).
Если ионы натрия «идут» по градиенту ионов натрия внутрь клетки,
то ионы кальция «идут» против градиента ионов кальция из клетки наружу
за счёт энергии, выделяющейся при транспорте ионов натрия по градиенту ионов натрия.
(Затраты АТФ не нужны при работе обменника.)
Благодаря такой работе обменника
в гиалоплазме снижается концентрация ионов кальция,
как и при работе кальциевой АТФ-азы.
Натрий-кальциевый обменник помогает работе кальциевой АТФ-азы.
При этом он работает значительно быстрее, чем кальциевая АТФ-аза.
За счёт энергии, выделяющееся при (пассивном) транспорте
ионов натрия в клетку по градиенту ионов натрия,
можно транспортировать другие ионы против их градиентов,
если транспорт ионов натрия и других ионов осуществляется одним и тем же белком-обменником.
111. 5. Лекарства, действующие на транспортёры ионов.
Есть лекарства, активные вещества которых
способны связываться с белками-транспортёрами ионов
и менять их конформацию и состояние.
Некоторые вещества связываются с каналами
и меняют их конформацию так, что каналы становятся открытыми
– эти «открыватели каналов» называются агонистами каналов.
Некоторые вещества связываются с каналами
и меняют их конформацию так, что каналы становятся закрытыми
– эти «закрыватели каналов» называются антагонистами каналов.
Эффекты АНТАГОНИСТОВ натриевых и кальциевых каналов.
Открытие натриевых и кальциевых каналов
приводит к поступлению ионов натрия и кальция внутрь клеток,
что приводит к повышению концентрации положительно заряженных ионов (катионов)
на внутриклеточной поверхности цитоплазматической мембраны,
что меняет заряд мембраны (возникает деполяризация),
что приводит к повышению активности клетки (возбуждению).
Поэтому антагонисты натриевых и кальциевых каналов,
препятствую открытию этих каналов («закрывая» каналы),
препятствуют возбуждению клеток
и оказывают «успокаивающий» эффект.
Среди антагонистов натриевых и кальциевых каналов:
препараты, снижающие конвульсии, аритмию, обезболивающие (лидокаин), снижающие давление и расширяющие сосуды.
Лекарства, действующие на калиевые каналы.
Открытие калиевых каналов
приводит к выходу ионов калия из клеток,
что приводит к повышению концентрации положительно заряженных ионов (катионов)
на внешней поверхности цитоплазматической мембраны,
что меняет заряд мембраны (возникает гиперполяризация),
что приводит к снижению активности клетки (торможению).
Поэтому агонисты калиевые каналов оказывают «успокаивающий, расслабляющий» эффект.
Среди агонистов натриевых и кальциевых каналов:
препараты, снижающие спазмы (спазмолитики) и расширяющие сосуды (вазодилататоры).
АНТАГОНИСТЫ калиевые каналов:
«закрывая» калиевые каналы, они препятствуют выходу ионов калия из клетки и торможению клетки.
Примером являются сульфанилмочевины.
Ингибиторы натрий-калиевой АТФ-азы.
К ингибиторам натрий-калиевой АТФ-азы относятся сердечные гликозиды.