А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Калійний канал

Калієві канали відкриваються при зміні потенціалу в позитивну сторону і залишаються відкритими, поки потенціал зберігає своє значення.

Калієві канали теж керуються потенціалом, але більш інертні і відкриваються з затримкою в порівнянні з натрієвими. Струм 1К наростає повільно і спрямований протилежно INa. До моменту, коли 1К досягає максимуму, ток INa зменшується, і потенціал починає змінюватися в протилежну сторону: мембрана реполяризуется.

Калієві канали III: 332 Калій I: 154362 - 363 Каллус III: 354 каломельно електрод I: 229 Калорії I: 201202 Калорійність харчових продуктів.

Зміна струму мембрани в часі. Оскільки калієві канали заблоковані ток відповідає переносу натрію.

В принципі швидкі калієві канали функціонують таким же чином, як н потенціал-залежні натрієві: вони швидко відкриваються при деполяризаціїмембрани н потім повністю інактивуються. але в відміну від натрієвих швидкі калієві канали повільніше виходять зі стану інактивації, і для цього потрібно повернення мембранного потенціалу до ще більш негативного рівня. Ймовірно, у багатьох нейронах такого роду градуально зміна частоти розряду досягається таким же шляхом.

Воротні струми для калієвого каналу поки що не виміряні проте можна припустити, що в ньому також існують ворітної механізм і селективний фільтр.

Аналогічно вводяться величини для калієвих каналів з індексом К.

У спокої у нейрона відкриті калієві канали. Усередині клітини багато іонів калію, і ці іони починають виводити через калієві канали, винось із собою і свій позитивний заряд. Це і призводить до появи мембранного потенціалу. Але через деякий час іони калію перестають виходити назовні: Еедь вони самі заряджені позитивно.

Ом 1 що становить Уз провідності калієвого каналу.

Електричні струми, що виникають при деполяризації мембрани. Під час генерації імпульсу натрієвий канал закривається і відкривається калієвий канал. Іони К виходять назовні що призводить до відновлення негативного заряду на внутрішній стороні мембрани.

Виникнення потенціалу дії і деполяризація мембрани. Під час генерації імпульсу натрієвий канал закривається і відкривається калієвий канал. Під час імпульсу провідністьмембрани збільшується в 103 разів.

Через деякий час після відкриття натрієві канали закриваються, а калієві канали відкриваються. Це швидка зміна напруги утворює потенціал дії, який швидко поширюється по всій довжині аксона подібно лавині.

Тому ТЕА практично неможливо використовувати для тестування ходу виділення і біохімічного дослідження молекул калієвого каналу. У зв'язку з цим калієві канали вивчені в меншій мірі ніж натрієві канали. Однак, мабуть, можна використовувати похідні ТЕА (рис. 6.8), які як більш гідрофобні речовини мають значно нижчу константу дисоціації. Для радіоактивного мічення, подальшого очищення і структурного аналізу ще краще використовувати похідні здатні утворювати ковалентні зв'язки з компонентами калієвого каналу. Таке похідне - фотоаффінний реагент 4-азидо - 2-нітро-бензілтр Іетіламмонійтетрафтороборат, який селективно к-необоротно реагує з калієвих каналом.

На рис. 103 в якості прикладу показані зміни струму мембрани з часом при блокованих калієвих каналах. Спочатку спостерігається поступове відкривання натрієвих каналів. Однак їх ворота, очевидно, можуть залишатися відкритими обмежений час, тому з часом канали інактивуються.

Модель молекулярного механізму, що лежить в основі пресінапті-чеського розслаблення рефлексу втягування зябра в Aplysia (З деякими змінами схеми взята з роботи Paric С. G., Castelluci VF, Kandel E. R, Schwartz J. Я., in. Rosen 0. M ., Krebs EG ( eds., Cold Spring Harbor Conferences on Cell Proliferation. Vol. 8 p. 13731983]. Пояснення в тексті. Молекулярна картина поведінки Aplysia і її здатності до навчання була завершена після того, як відкрили, що фосфорилювання окремого мембранного білка з М 137000 можливо калієвого каналу, йде під дією серотоніну через сАМР і сАМР - залежну протеинкиназу.

Потенціал-залежний натрієвий канал може приймати щонайменше три різні гоазістабільіие коіформа-ції. детальні вимірювання дають підставу припускати, що таких конформацій, ймовірно, більше. У багатьох нейронах, хоча і не у всіх (важливий виняток становлять міелінізірованние аксони ссавців), повернення до стану спокою прискорюється завдяки потенціал-залежних калієвих каналів у плазматичній мембрані. Ці канали, подібно натрієвих, відкриваються у відповідь на деполяризацію мембрани, але відбувається це відносно повільно. В результаті реполярізашш мембрани калієві канали знову закриваються, а натрієві можуть тепер вийти зі стану інактивації. Таким чином, клітинна мембрана менше ніж за одну мілісекунди знову набуває здатності відповідати на Деполяризуючий стимул.

Подальше вдосконалення процесу кодування, вельми широко поширене, здійснюється за допомогою каналів двох типів, про які вже згадувалося-потенціал-залежних кальцієвих каналів н Са2 - актЕвнруемих калієвих каналів. Перші-такі ж (або майже такі ж), як н ті які беруть участь в вивільненні нейромедіатора з пресінаптіче-ських нервових закінчень; вони знаходяться поблизу аксонного горбка і відкриваються при виникненні потенціалу дії, пропускаючи Са2 всередину аксона. Другі - Са2 - активуються калієві канали-відмінні від усіх інших, описаних раніше. Вони відкриваються у відповідь на підвищення концентрації Са2 f у внутрішній поверхні мембрани.

Ця отрута викликає параліч дихання. Калійний канал блокується іонами тетраетіл л амонію і іншими гомологами цього ряду. Активність кальцієвих каналів пригнічується кадмієм, а їх ворота руйнуються фторидом.

Якщо виключити кальцієві канали, то форма потенціалу дії визначається переважно динамікою провідності двох іонних каналів: натрію і калію. Вимкнувши калієві канали, можна отримати ПД, який визначається процесами активації і інактивації натрієвих каналів. При цьому висхідний фронт ПД визначається залученням натрієвих каналів, а його спадний фронт відображає інактивацію натрієвих каналів. Тривалість ПД визначається тим часом, протягом якого канали перебувають у відкритому стані. Відкриття та закриття натрієвих каналів реалізуються різними механізмами.

Тому ТЕА практично неможливо використовувати для тестування ходу виділення і біохімічного дослідження молекул калієвого каналу. У зв'язку з цим калієві канали вивчені в меншій мірі ніж натрієві канали. Однак, мабуть, можна використовувати похідні ТЕА (рис. 6.8), які як більш гідрофобні речовини мають значно нижчу константу дисоціації. Для радіоактивного мічення, подальшого очищення і структурного аналізу ще краще використовувати похідні здатні утворювати ковалентні зв'язки з компонентами калієвого каналу. Таке похідне - фотоаффінний реагент 4-азидо - 2-нітро-бензілтр Іетіламмонійтетрафтороборат, який селективно к-необоротно реагує з калієвих каналом.

В принципі швидкі калієві канали функціонують таким же чином, як н потенціал-залежні натрієві: вони швидко відкриваються при деполяризаціїмембрани н потім повністю інактивуються. Але на відміну від натрієвих швидкі калієві канали повільніше виходять зі стану інактивації, і для цього потрібно повернення мембранного потенціалу до ще більш негативного рівня. Ймовірно, у багатьох нейронах такого роду градуально зміна частоти розряду досягається таким же шляхом.

В результаті кожного імпульсу в клітку через потенціал-залежні кальцієві канали переходить невелику кількість іонів Са2 так що внутрішньоклітинна концентрація цих іонів поступово піднімається до високого рівня. В результаті відкриваються Са2 - активуються калієві канали і проникність мембрани для К підвищується, що утрудняє деполяризацию і збільшує інтервали між послідовними імпульсами. Таким чином, якщо на нейрон тривало впливає постійний стимул, сила відповіді поступово знижується. Це явище називають адаптацією. Завдяки адаптації нейрон, так само як і нервова система в цілому, здатний з високою чутливістю реагувати на зміну стимулу, навіть якщо воно відбувається на тлі сильної постійної стимуляції.

Для інтерпретації феноменологических рівнянь Ходжкена-на - Хакслі іноді використовується уявлення про гіпотетичні частинки - активаторах, що регулюють проникність каналів. Наприклад, вважають, що в калійному каналі є чотири однакових активують частки і функція n (t) характеризує ймовірність того, що п-частинка знаходиться в каналі.

Таким чином, згідно з мембранної теорії при генерації імпульсу в мембрані аксона відкривається якийсь канал, крізь який іони Na проникають всередину аксона, викликаючи деполяризацію мембрани. Під час генерації імпульсу натрієвий канал закривається і відкривається калієвий канал. Іони К виходять назовні що призводить до відновлення нормального негативного заряду на внутрішній стороні мембрани.

Однак безперервності розряду для функції нейрона недостатньо-потрібно ще, щоб частота цього розряду відображала інтенсивність стимуляції. Детальні розрахунки показують, що проста система натрієвих н повільних калієвих каналів не відповідає поставленим вимогам.

Новий же клас бензопіранових лікарських речовин, хоча він і був створений за аналогією з амінопропанола при прагненні зменшити їх конформаційну свободу за рахунок циклізації цього фрагмента в дігідропірановую структуру, знижує кров'яний тиск по іншому механізму, а саме - завдяки релаксації клітин гладкої мускулатури судин, що досягається збільшенням виходу іонів калію через мембранні канали цих клітин. Лікарські речовини бензопіранового ряду є, таким чином, активаторами калієвих каналів. Схема синтезу кромакаліма (17) заснована на внутрімолекулярної циклізації арілпропаргілефіра (11) в хром (12), що протікає при його кип'ятінні в про-діхлорбензоли.

У спокої у нейрона відкриті калієві канали. Усередині клітини багато іонів калію, і ці іони починають виводити через калієві канали, винось із собою і свій позитивний заряд. Це і призводить до появи мембранного потенціалу. Але через деякий час іони калію перестають виходити назовні: Еедь вони самі заряджені позитивно.

До і потенціал Дф повільно зменшується. В кінці цієї фази (характерний час к-рій - 1 мс) калієві канали насичуються іонами К, що призводить до різкого збільшення потоку К і швидкого падіння Дф до значення Афт. Останній етап ( період рефрактерності) - повільне (за час - 1-мс) відновлення вихідного стану за рахунок активації натрієвих каналів. Поширення нервового імпульсу пов'язано з елект.

Навіть при простому проведенні нервового імпульсу слід враховувати, що елементарний відповідь все або нічого може піддаватися значній модуляції. Aplysia - поведінки, використовуваного в якості моделі навчання - засновано на модуляції аксональних калієвих каналів. Це, ймовірно, тільки крайній випадок серед великої групи модуляторні ефектів, значно відрізняються і по силі і за механізмом.

Модель калієвого каналу, а - воронкообразное розширення вміщує сольватнрованний іон. селективний фільтр пропускає тільки Десольватовані іон. б - ТЕА входить в воронку і блокує канал, але не може проникнути через фільтр. в - блокуючу дію посилюється гидрофобной бічним ланцюгом, яка взаємодіє з гідрофобною областю (виділена в воронці каналу. Воротні механізм, що закриває воронку, що не зображений. На рис. 610 представлена особлива модель, що імітує роботу гігантського аксона кальмара. У перехопленні Ранвье сідничного нерва жаби ТЕА здатний виявляти інгібуючий ефект по обидва боки мембрани. Тому калієвий канал в цьому випадку повинен мати воронкоподібні розширення з двох сторін. Однак і тут інактивація спостерігається лише зсередини аксона. Отже, ворітної механізм в міелінізі-рова волокнах теж розташовується на внутрішній стороні мембрани. 
Проведення імпульсів визначається в основному (а в багатьох аксонах хребетних майже повністю) функцією потенціал-залежних натрієвих каналів. Імпульси спочатку генеруються мембраною аксонного горбка, де таких каналів багато. Три різновиди калієвих каналів з воротами володіють абсолютно різними властивостями, і ми будемо називати їх відповідно повільними, швидкими н Си2 - залежними каналами. Копіюють функції всієї цієї системи каналів найбільш повно вивчені на гігантських нейронах молюсків, але ті ж принципи, по всій видимості використовуються і в нейронах хребетних. Щоб зрозуміти, для чого потрібні канали декількох типів, подивимося, як буде вести себе мембрана нервової клітини, що містить тільки один вид потенціал-залежних каналів-натрієві канали.

У багатьох нейронах, хоча і не у всіх (важливий виняток становлять міелінізірованние аксони ссавців), повернення до стану спокою прискорюється завдяки потенціал-залежних калієвих каналам в плазматичній мембрані. Ці канали, подібно натрієвих, відкриваються у відповідь на деполяризацію мембрани, але відбувається це відносно повільно. В результаті реполярізашш мембрани калієві канали знову закриваються, а натрієві можуть тепер вийти зі стану інактивації. Таким чином, клітинна мембрана менше ніж за одну мілісекунди знову набуває здатності відповідати на Деполяризуючий стимул.

Нейрони характеризуються надзвичайно високим рівнем обміну речовин, значна частина якого направлена на забезпечення роботи натрієвого насоса в мембранах і підтримання стану збудження. Послідовне розкриття спочатку натрієвих і потім калієвих каналів можна вважати твердо встановленим. Менш ясним залишається питання, пов'язане зміна іонної проникності необхідне для поширення потенціалу дії, з якими-небудь особливими ферментативними процесами. Він передбачає, що збільшення проникності до іонів натрію обумовлено кооперативним зв'язуванням декількох молекул ацетилхоліну з мембранними рецепторами, які або самі становлять натрієві канали, або регулюють ступінь їх відкриття. При цьому ацетилхолін вивільняється з ділянок накопичення, розташованих на мембрані в результаті деполяризації. Власне, послідовність подій повинна бути така, що зміна електричного поля в мембрані індукує зміна конформації білків, а це вже призводить до вивільнення ацетилхоліну. Під дією аце-тілхолінестерази останній швидко розпадається, і проникність мембрани для іонів натрію повертається до початкового рівня. В цілому наведене опис відрізняється від описаної раніше схеми сінаптіче-ської передачі тільки в одному відношенні: в нейронах ацетилхолін накопичується в пов'язаної з білками формі тоді як в синапсах - в спеціальних бульбашках. Існує думка, що робота калієвих каналів регулюється іонами кальцію. Закриття калієвих каналів забезпечується енергією гідролізу АТР. Деякі з них виходять з того, що нервова провідність цілком забезпечується роботою натрієвого насоса.

Це призводить до того, що заряд зовні стає негативним, а всередині - позитивним. Коли це відбувається, ми знаємо, що область зворотного розподілу заряду, яка і є сигналом, досягла нас. При цьому за нею відкриваються крихітні дверцята іншого типу (калієві канали), які випускають іони калію назовні тим самим відновлюючи надлишковий негативний заряд всередині. Нарешті коли сигнал вже досить віддалився, повільно, але вірно працюють іонні насоси поступово викачують іони натрію з трубки назовні закачуючи всередину іони калію. Таким чином волокно повертається в стан спокою і готова до передачі чергового сигналу.

Потенціал дії гігантського аксона кальмара може 5ить охарактеризований за допомогою теорії Ходжкин і Хакслі упускати існування тільки двох типів каналів: ка-тіевих і натрієвих, залежних від потенціалу і часу. Лредставленние нижче факти свідчать, що дане до - 1ущеніе в ряді випадків не відповідає дійсності. Гак, в перехопленні Ранвье у хребетних потенціал дії ге-Шрірам без участі потенціалзавісімих калієвих каналів.

Однак безперервності розряду для функції нейрона недостатньо-потрібно ще, щоб частота цього розряду відображала інтенсивність стимуляції. Детальні розрахунки показують, що проста система натрієвих н повільних калієвих каналів не відповідає поставленим вимогам. Проблему вирішують швидкі калієві канали. У відкритому стані ці канали перешкоджають дії деполяризуючих стимулів н гальмують виникнення імпульсів, а відкривання цих каналів регулюється таким чином, що вони знижують частоту розряду при рівнях стимуляції, які лише трохи вище порогового рівня. Таким шляхом швидкі калієві канали сприяють більш плавною залежності між інтенсивністю стимуляції і частотою розряду.

У разі сенситизації кількість нейромедіатора, що виділяється сенсорними нейронами, змінюється в результаті порушення ще однієї групи клітин-нейронів, що відповідають на больовий ствмул. Полегшують нейрони виділяють серотонін, який впливає на мембрану закінчення сенсорного нейрона, зв'язуючись з рецепторами, сполученими з аденілатцнклазой. Активація аденілатциклази веде до підвищення концентрації циклічного AMP в закінченні а циклічний AMP в свою чергу активує протеїн. Вважають, що протеінкіна через фосфорилирует калієві канали в мембрані закінчення сенсорного нейрона і в результаті ці канали закриваються. Блокада калієвих каналів призводить до того, що приходить в закінчення потенціал дії спадає повільніше, ніж зазвичай. Продовжені потенціали дії утримують потенціал-залежні кальцієві канали у відкритому стані більш тривалий час, внаслідок чого приплив іонів Са2 зростає, а це в свою чергу веде до спорожнення більшого числа синаптичних пухирців; в результаті створюється більший постсинаптический потенціал в мотонейронами і відбувається більш енергійне втягування зябра.

Тому ТЕА практично неможливо використовувати для тестування ходу виділення і біохімічного дослідження молекул калієвого каналу. У зв'язку з цим калієві канали вивчені в меншій мірі ніж натрієві канали. Однак, мабуть, можна використовувати похідні ТЕА (рис. 6.8), які як більш гідрофобні речовини мають значно нижчу константу дисоціації. для радіоактивного мічення, подальшого очищення і структурного аналізу ще краще використовувати похідні здатні утворювати ковалентні зв'язки з компонентами калієвого каналу. Таке похідне - фотоаффінний реагент 4-азидо - 2-нітро-бензілтр Іетіламмонійтетрафтороборат, який селективно к-необоротно реагує з калієвих каналом.

Температурний коефіцієнт Qi0 натрієвої провідності дорівнює -1 3 що відповідає коефіцієнту дифузії іонів натрію в воді. дане значення характеризує енергетичний бар'єр (- 17 кДж /моль) і поряд з високою константою дисоціації (До 368 мМ) пояснює ту легкість, з якою іон натрію проходить через мембрану. Швидкість дифузії Na становить 108 іонів /с. Провідність одиночного каналу аксона кальмара, встановлена методом шумового аналізу, дорівнює 4 - Ю12 Ом-1 що становить 7з провідності калієвого каналу.

У разі сенситизації кількість нейромедіатора, який виділяється сенсорними нейронами, змінюється в результаті порушення ще однієї групи клітин-нейронів, що відповідають на больовий ствмул. Полегшують нейрони виділяють серотонін, який впливає на мембрану закінчення сенсорного нейрона, зв'язуючись з рецепторами, сполученими з аденілатцнклазой. Активація аденілатциклази веде до підвищення концентрації циклічного AMP в закінченні а циклічний AMP в свою чергу активує протеїн. Вважають, що протеінкіна через фосфорилирует калієві канали в мембрані закінчення сенсорного нейрона і в результаті ці канали закриваються. Блокада калієвих каналів призводить до того, що приходить в закінчення потенціал дії спадає повільніше, ніж зазвичай. Продовжені потенціали дії утримують потенціал-залежні кальцієві канали у відкритому стані більш тривалий час, внаслідок чого приплив іонів Са2 зростає, а це в свою чергу веде до спорожнення більшого числа синаптичних пухирців; в результаті створюється більший постсинаптический потенціал в мотонейронами і відбувається більш енергійне втягування зябра.

Схема пристосування для вивчення залежності між мембранним потенціалом і струмом, що проходить через клітинну мембрану. Стрілки вказують напрямок струму. Найчастіше використовуються внутрішньоклітинні електроди, виготовлені з тонкої скляної трубочки, кінчик якої відтягнуть до діаметра в декілька часток мікрометра і яка заповнена проводять розчином електроліту, наприклад KCI. Коли електрод вводять в клітину, то мембрана щільно прилипає до скла електрода так, що внутрішність електрода з'єднується з начинкою клітини, але ізолюється від зовнішньої рідини. Недолік цього методу полягає в тому, що у сильно витягнутих клітин потенціал, який вимірюється на кінчику електрода, може відрізнятися від потенціалу у віддалених частинах клітини. При роботі з деякими дуже великими клітинами, такими як гігантський нейрон кальмара, ця проблема вирішується шляхом використання внутрішньоклітинних електродів у вигляді тонких металевих дротиків, що тягнуться по всій довжині аксона. Подібні методи дозволяють виявити внесок різних іонів в загальний потік і ідентифікувати струми, що течуть по каналах з воротами. Але якщо струм переноситься частково іонами Na, а частково іонами К. Наприклад, якщо в зовнішнє середовище додати токсин з риби іглобрюха - тетродоток-син - потенціал-залежні натрієві канали блокуються, в той час як калієвий струм залишається незмінним. З іншого боку, іони тетраетілам-монія блокують потенціал-залежні калієві канали, але не впливають на натрієвий струм.

Потенціал дії, що генерується в разі якщо сума локальних потенціалів наближається до граничного значення (горизонтальна штрихова лінія. Поки уявлення про потенціал дії носило феноменологічний характер, надалі необхідно розглянути лежать в його основі молекулярні процеси. Після досягнення порогового значення іонні канали в мембрані відкриваються і пропускають іони натрію. З рис. 5.7 слід, що спочатку реполяризация перевищує значення потенціалу спокою, так як при рівноважному потенціалі для До мембрана характеризується більш високим негативним зарядом, ніж при потенціалі спокою. Це спостерігається відмінність повільно зникає в результаті закривання калієвого каналу і відновлення натрієвого потенціалу спокою.

Відбувається переміщення в нервову клітину іонів натрію, так як їх приблизно в 10 разів більше поза клітиною, а іони калію виходять з клітини, де їх в 30 разів більше, ніж зовні. Хімічно кероване відкриття і закриття каналів в мембрані клітини призводять до виникнення електричного струму. Потік позитивних іонів натрію буде надходити в клітину до тих пір, поки внутрішня поверхня мембрани нейрона не змінить негативний потенціал на позитивний. А це зміна знака потенціалу призводить до закриття натрієвих каналів і відкриває калієві канали; позитивні іони калію дуже швидко виходять назовні і відновлюють вихідний негативний потенціал. Цей стрибок потенціалу в позитивну, а потім в негативну фази дає потенціал дії, який є електричним виразом нервового імпульсу. Подальше викачування з нейрона позитивних іонів натрію за допомогою натрієвого насоса служить основним механізмом постійного підтримання негативного потенціалу спокою на внутрішній стороні мембрани. Передбачається, що дуже інтенсивне використання кисню мозком - 20% усього вступника в організм кисню при 2% маси мозку від загального тіла - необхідно саме для підтримки описаного вище іонного градієнта по обидва боки нейронної мембрани, адже проведення нервових імпульсів відбувається в мільярдах нейронів і вдень і вночі. Хоча для енергетики ця цифра невелика: всього 20 ват становить весь енергетичний еквівалент цих процесів в мозку.

Тому ТЕА практично неможливо використовувати для тестування ходу виділення і біохімічного дослідження молекул калієвого каналу. У зв'язку з цим калієві канали вивчені в меншій мірі ніж натрієві канали. Однак, мабуть, можна використовувати похідні ТЕА (рис. 6.8), які як більш гідрофобні речовини мають значно нижчу константу дисоціації. Для радіоактивного мічення, подальшого очищення і структурного аналізу ще краще використовувати похідні здатні утворювати ковалентні зв'язки з компонентами калієвого каналу. Таке похідне - фотоаффінний реагент 4-азидо - 2-нітро-бензілтр Іетіламмонійтетрафтороборат, який селективно к-необоротно реагує з калієвих каналом.

Однак безперервності розряду для функції нейрона недостатньо-потрібно ще, щоб частота цього розряду відображала інтенсивність стимуляції. Детальні розрахунки показують, що проста система натрієвих н повільних калієвих каналів не відповідає поставленим вимогам. Проблему вирішують швидкі калієві канали. У відкритому стані ці канали перешкоджають дії деполяризуючих стимулів н гальмують виникнення імпульсів, а відкривання цих каналів регулюється таким чином, що вони знижують частоту розряду при рівнях стимуляції, які лише трохи вище порогового рівня. Таким шляхом швидкі калієві канали сприяють більш плавною залежності між інтенсивністю стимуляції і частотою розряду.

Організми з точковими мутаціями з'являються в результаті мутації одиничного гена, і таким чином, окремого білка. Отже, складна поведінка може бути аналізувати на рівні білків. Крім добре вивченою генетики дрозофіла має наступні переваги: короткий час відтворення, легкість селекції, вони досить дешеві (маленькі організми, необхідна мала площа), нешкідливі і мають кілька, але величезних хромосом. З них вже було виділено ацетилхолінових рецепторів. Нейрони дрозофіли занадто малі для електрофізіологічних досліджень, але м'язові волокна дозволяють вивчати нейром'язову синаптичну передачу. Один мутант при анестезії робить незвичайні ритмічні рухи лапкою. Причина криється в зміні потенци-алзавісімого калієвого каналу, який зазвичай реполярізующее мотонейрон після потенціалу дії, блокуючи передачу імпульсу. Тут знову, як і в разі мутанта парамеции пішаки, в основі зміни поведінки лежить модифікація білка іонного каналу збудливою мембрани.

Передача електричних сигналів нервової клітиною заснована на зміні мембранного потенціалу в результаті проходження відносно невеликого числа іонів через мембранні канали. Ці іони переміщаються за рахунок енергії, великий запас якої створюється завдяки роботі Na K - АТРазного насоса, що підтримує більш низьку концентрацію No і більш високу концентрацію К всередині клітини в порівнянні з зовнішнім середовищем. Раптова деполяризація мембрани змінює її проникність, так як при цьому відкриваються потенціал-залежні натрієві канали. Але, якщо деполяризованого стан підтримується, ці канали незабаром инактивируются. Під впливом мембранного електричного поля окремі канали здійснюють різкий перехід від однієї з можливих Конфор-націй до іншої. Потенціал дії ініціюється тоді коли під впливом короткого деполяризующего стимулу відкривається частина потенціал-залежних натрієвих каналів, що робить мембрану більш проникною для На1 і ще далі зміщує мембранний потенціал у напрямку до рівноважного натрієвих потенціалу. В результаті такої позитивного зворотного зв'язку відкривається ще більше натрієвих каналів, і так продовжується до тих пір, поки не виникне потенціал дії, що підкоряється закону все або нічого. Потенціал дії швидко зникає внаслідок інактивації натрієвих каналів, а в багатьох нейронах також і відкриття потенціал-залежних калієвих каналів. Поширення потенціалу дії (імпульсу) по нервовому волокну залежить від кабельних властивостей цього волокна. Коли при імпульсі мембрана на деякій ділянці деполяризуется, струм, що проходить тут через натрієві канали, деполяризує сусідні ділянки мембрани, де в свою чергу виникають потенціали дії. У багатьох аксонах хребетних висока швидкість і ефективність проведення імпульсів досягається завдяки ізоляції поверхні аксона мієлінової оболонкою, яка залишає відкритими лише невеликі ділянки збудливою мембрани.

Нейрони характеризуються надзвичайно високим рівнем обміну речовин, значна частина якого направлена на забезпечення роботи натрієвого насоса в мембранах і підтримання стану збудження. Послідовне розкриття спочатку натрієвих та потім калієвих каналів можна вважати твердо встановленим. Менш ясним залишається питання, пов'язане зміна іонної проникності необхідне для поширення потенціалу дії, з якими-небудь особливими ферментативними процесами. Він передбачає, що збільшення проникності до іонів натрію обумовлено кооперативним зв'язуванням декількох молекул ацетилхоліну з мембранними рецепторами, які або самі становлять натрієві канали, або регулюють ступінь їх відкриття. При цьому ацетилхолін вивільняється з ділянок накопичення, розташованих на мембрані в результаті деполяризації. Власне, послідовність подій повинна бути така, що зміна електричного поля в мембрані індукує зміна конформації білків, а це вже призводить до вивільнення ацетилхоліну. Під дією аце-тілхолінестерази останній швидко розпадається, і проникність мембрани для іонів натрію повертається до початкового рівня. В цілому наведене опис відрізняється від описаної раніше схеми сінаптіче-ської передачі тільки в одному відношенні: в нейронах ацетилхолін накопичується в пов'язаної з білками формі тоді як в синапсах - в спеціальних бульбашках. Існує думка, що робота калієвих каналів регулюється іонами кальцію. Закриття калієвих каналів забезпечується енергією гідролізу АТР. Деякі з них виходять з того, що нервова провідність цілком забезпечується роботою натрієвого насоса.

Нейрони характеризуються надзвичайно високим рівнем обміну речовин, значна частина якого направлена на забезпечення роботи натрієвого насоса в мембранах і підтримання стану збудження. Послідовне розкриття спочатку натрієвих і потім калієвих каналів можна вважати твердо встановленим. Менш ясним залишається питання, пов'язане зміна іонної проникності необхідне для поширення потенціалу дії, з якими-небудь особливими ферментативними процесами. Він передбачає, що збільшення проникності до іонів натрію обумовлено кооперативним зв'язуванням декількох молекул ацетилхоліну з мембранними рецепторами, які або самі становлять натрієві канали, або регулюють ступінь їх відкриття. При цьому ацетилхолін вивільняється з ділянок накопичення, розташованих на мембрані в результаті деполяризації. Власне, послідовність подій повинна бути така, що зміна електричного поля в мембрані індукує зміна конформації білків, а це вже призводить до вивільнення ацетилхоліну. Під дією аце-тілхолінестерази останній швидко розпадається, і проникність мембрани для іонів натрію повертається до початкового рівня. В цілому наведене опис відрізняється від описаної раніше схеми сінаптіче-ської передачі тільки в одному відношенні: в нейронах ацетилхолін накопичується в пов'язаної з білками формі тоді як в синапсах - в спеціальних бульбашках. Існує думка, що робота калієвих каналів регулюється іонами кальцію. Закриття калієвих каналів забезпечується енергією гідролізу АТР. Деякі з них виходять з того, що нервова провідність цілком забезпечується роботою натрієвого насоса.

Проведення імпульсів визначається в основному (а в багатьох аксонах хребетних майже повністю) функцією потенціал-залежних натрієвих каналів. Імпульси спочатку генеруються мембраною аксонного горбка, де таких каналів багато. Три різновиди калієвих каналів з воротами володіють абсолютно різними властивостями, і ми будемо називати їх відповідно повільними, швидкими н Си2 - залежними каналами. Копіюють функції всієї цієї системи каналів найбільш повно вивчені на гігантських нейронах молюсків, але ті ж принципи, по всій видимості використовуються і в нейронах хребетних. Щоб зрозуміти, для чого потрібні канали декількох типів, подивимося, як буде вести себе мембрана нервової клітини, що містить тільки один вид потенціал-залежних каналів-натрієві канали. При поступовому посиленні стимуляції поріг буде досягнутий, натрієві канали відкриються і виникне потенціал дії. Перш ніж зможе виникнути інший потенціал дії, ці канали повинні вийти з інактивованої стану. Але для цього потрібно, щоб мембранний потенціал повернувся до великого від'ємного значення, а цього не відбудеться, поки підтримується сильний Деполяризуючий стимул. Тому після кожного імпульсу для реполяризації, необхідної для виникнення наступного імпульсу, потрібен ще якийсь вид каналів. Це завдання виконують повільні калієві канали, про які ми вже згадували (розд. У відповідь на деполяризацію мембрани ці канали відкриваються так само, як і натрієві але відбувається це з деяким запізненням. Відкриваючись під час спаду потенціалу дії, калієві канали дозволяють іонів К виходити з клітки, тим самим перешкоджаючи дії деполяризующего стимулу н повертаючи мембранний потенціал до рівня рівноважного потенціалу К. Цей потенціал настільки негативний, що натрієві канали виводяться зі стану інактивації. Як тільки відбудеться репо-поляризації мембрани, деполярізующіе стимули знову стають здатними підняти мембранний потенціал до порогового рівня і порушити черговий потенціал дії. Завдяки цьому безперервна стимуляція дендритів і тіла клітини призводить до повторюваного порушення аксона.