6-7神经生物学-离子通道.ppt

第六章 离子通道 第一节 离子通道的基本特性 一、不同的离子通道是互相独立的（3选择性） ①钠电流和钾电流可以用TTX和TEA等将它们分离出来且互不影响 ②钠电流和钾电流有各自不同的动力学 ③ 用链霉蛋白酶处理神经后，对钠通道的失活化产生影响，甚至失活化效应消失，而对钾电流无影响 二、通道是孔洞而不是载体 (1物理特性) ①通道具有很高的电导，电阻率很低 ②孔洞与载体最大的差别在于它们允许离子流动的最大速度 ③温度效应 ④通道专一性:相对 三 离子通道的化学本质是蛋白结构（2） 用蛋白酶处理后，可使通道的性质改变 一些与羧基结合的试剂能影响钠通道对TTX的结合,一些与蛋自质中巯基作用的交联剂或别的蛋白质改变剂作用于神经，使神经丧失兴奋能力 钠通道中有氨基酸残基 发育过程中通道功能的产生可以用蛋白质抑制剂所阻止 简单的肽类可以形成特异性离子通道 四、通道对离子通透的特异性依赖于孔洞大小、离子形成氢键的能力及通道内位点相互作用强度（3选择性） Na＋直径大约0.19nm，K＋直径大约0. 266nm， K＋可通过钠通道．而Na＋不能通过钾通道。 直径最小的H＋也不能通过钠通道。Ca2+很难通过钠通道。 直径大小差不多的一OH和一NH2基化合物可以通过钠通道，而－CH3基化合物则不能通过钠通道。原因是： ① Na＋通常以水合离子存在，完全脱水需要很大的能量，又不能与通道管壁契合 ②一些含有－OH基、－NO基、－NH2基等基团的化合物能够提供质子与钠通道内壁上的带负电的氧原子形成氢键，这样就降低了这类化合物的直径 ③由于钠通道内壁上的负性基团在酸性时可能丧失活性，从而降低其对阳离子的引力 五 离子通道的开放和关闭 激活; 去激活; 失活和失敏 六 S4螺旋的门控作用 七 门控电流 （第二节） 门控电流 一、门控电流的理论根据 电压依赖性离子通道在电场的作用下有开启和关闭的机构，是膜上通道蛋白的带电基团或偶极子在膜电位改变时，在电场作用下发生位移或转动，或重新分布，从而导致通道的开闭。通道的开闭有电荷移动．称为门电流或闸门电流，或门控电流。 二、 门控电流记录 记录原理 Armstrong和Bezanilla于1974年第一次记录到了钠通道的门控电流。在低钠(200 g／L的正常质量浓度下)并含TTX的脑外溶液中，消除钠电流，然后先用一个去极化方波，后用一个超极化方波，二者大小相等、方向相反，使它们相加，其线性成分的膜电容电流等于零，剩下的便是非线性的门控门流Ig(图6—1)。 第三节 膜片钳技术（单通道记录） 膜片钳技术是在20世纪80年代初电Neher和sakmann及其同事发展起来的 第四节 电压依赖性离子通道 一、钠通道、钙通道和钾通道的分子结构 (一)钠通道分子结构 Mr接近208000 (二)钙通道分子结构 (三)钾通道分子结构 果蝇Shsker基因编码的大约7x104的蛋白质构成钾通道果蝇Shsker基因有5种不同的产物，它们均能编码钾通道。 钾通道多样性 (四)电压依赖性通道的S4段可能是一个电压感受器 通道的门控过程必然伴有限内电荷的移动 钠通道门控电流需要6e－移动才能打开通道的门 (五)S5和S6段之间的非螺旋区形成了钾通道的衬里 ①以疏水性图为基础的多数蛋白质模型中，把这一结构位于细胞外，而非膜内；②这一结构不形成α螺旋，而形成更为伸展的β折叠 二 钠通道 (一)钠通道特性 1．激活特点 钠通道在膜静息状态时是关闭的，在去极化状态时开放，最长开放时间能维持几ms 2．钠通道和钾通道的离子选样性是相对的 可以通透其他的无机离子和合机离子 3．阳离子通过钠通道的难易程度 不仅与离子大小有关，而且与离子形成氢键的能力及通道微环境中的pH等因素有关 (二)钠通道的药理学特性 TTX和STX可以专一性地阻断钠通道的活化 (三)钠通道的多样性 三 钾通道 (一)钾通道电导 10pS (二)钾通道的多样性 Ik型 —种最普遍的钾通道，可被很小的去极化作用缓慢激活，适于维持静息状态膜电位 延迟整流器 在强的去极化作用下经历一个简短的延迟后被激活，而失活非常缓慢 早期钾电流 快瞬性钾通道,被很小的去极化作用迅速激活和失活 对抗冲动间的去极化，减频率 钙依赖性钾电流 Ca2+的内流和在胞质内的聚集导致这种钾通道开放 对抗Ca2+的内流和相应的兴奋提高，控制频率 5. 反常整流器 只有在膜处于超极化并且大于