Почему калиевые каналы медленнее, чем натриевые?

Question

Почему калиевые каналы медленнее, чем натриевые?

Биология
биофизика
неврология
нейрофизиология

пользователь135172

Я относительно новичок в биологии. У меня сильный математический опыт, и, чтобы попасть в область вычислительной нейробиологии, я пытаюсь получить некоторый биологический опыт.

Я читаю об общем механизме потенциалов действия в нейронах. Я понимаю, что потенциал действия начинается с быстрого поступления натрия в постсинаптическую клетку. Поскольку калиевые каналы работают медленнее, чем натриевые, калий начинает вытекать из клетки только в районе пика потенциала действия, что приводит к гиперполяризации мембранного потенциала клетки.

Какой механизм заставляет калиевые каналы активироваться медленнее, чем натриевые? Связано ли это с различиями в поведении подходящих нейротрансмиттеров? Потому что мне не удалось найти передатчики или пары передатчиков и рецепторов, которые активируют калиевые каналы, но не натриевые каналы (или натриевые, а не калиевые каналы).

WYSIWYG

Медленнее может означать две вещи: более медленная проводимость или более медленная реакция.

Тейн Пламмер

Поправочка: потенциал действия не начинается с поступления натрия в постсинаптическую клетку. Этот ионный поток изменяет общий потенциал напряжения клетки, и потенциал действия начинается на аксонном холмике или рядом с аксонным холмиком, где сумма всех таких входов может вызвать деполяризацию, известную как потенциал действия.

Прамит Бандйопадхьяй

Вы должны понимать, как работают интегральные белки.

N a^{+}

$Na^+$ каналы быстрые пока

K^{+}

$K^+$ каналы медленные и длительные с точки зрения проводимости.

N a^{+}

$Na^+$ каналы управляются напряжением через домен S4, который заблокирован

M g^{2 +}

$Mg^{2+}$ , в то время как

K^{+}

$K^+$ проводимость большую часть времени не зависит от напряжения.

Ответы (1)

Почему калиевые каналы медленнее, чем натриевые?

Медленнее может означать две вещи: более медленная проводимость или более медленная реакция.
Поправочка: потенциал действия не начинается с поступления натрия в постсинаптическую клетку. Этот ионный поток изменяет общий потенциал напряжения клетки, и потенциал действия начинается на аксонном холмике или рядом с аксонным холмиком, где сумма всех таких входов может вызвать деполяризацию, известную как потенциал действия.
Вы должны понимать, как работают интегральные белки. $Na^+$ каналы быстрые пока $K^+$ каналы медленные и длительные с точки зрения проводимости. $Na^+$ каналы управляются напряжением через домен S4, который заблокирован $Mg^{2+}$ , в то время как $K^+$ проводимость большую часть времени не зависит от напряжения.

АлисаД · Answer 1

Краткий ответ
Кинетика активации Na ⁺ каналов быстрее, чем K ⁺ каналов.

Предыстория
Зависимое от напряжения стробирование канала в основном происходит через три возможных состояния канала: открытый, закрытый и неактивный (рис. 1).

^{Рис. 1. Запирание натриевого канала, активируемого напряжением. Источник: Институт Бальсейро .}

По сути, ионные каналы представляют собой белковые поры в мембране. При деполяризации пора открывается, что представляет собой процесс с быстрой кинетикой в каналах Na ⁺ и более медленной кинетикой в каналах K ⁺ (Lacroix et al , 2013) . Активация K ⁺ каналов примерно в 6 раз медленнее, чем активация Na ⁺ каналов. Более медленная инактивация K ⁺ -каналов позволяет Na ⁺ поступать в клетку в количестве, достаточном для развития фазы деполяризации потенциала действия (рис. 2).

^{Рис. 2. Потенциалы действия и основные токи Na ⁺ и K ^{+ .}Источник: Заметки студента Медицинского центра Данди.}

После открытия канал инактивируется, что может происходить через физическую « белковую пробку », как показано на рис. 1, или через конформационные изменения в поре. Эта инактивация снова происходит быстро в Na ⁺ -каналах, что приводит к кратковременному всплеску потенциала действия, а дезактивация K+-каналов происходит медленнее ⁽ K ⁺ -каналы не инактивируются, а дезактивируются). Этот этап инактивации приводит к рефрактерному периоду нейрона (период молчания после возбуждения). Затем канал деактивируется и переводится в закрытое состояние, после чего канал снова готов к участию в следующем раунде стрельбы.

Обратите внимание, что нейротрансмиттеры не активируют потенциалзависимые каналы напрямую. Нейротрансмиттеры могут активировать ионные каналы, но это лиганд-управляемые ионные каналы, такие как никотинэргический рецептор ацетилхолина , рецептор AMPA или рецептор NMDA (Purves et al ., 2001) .

^{Ссылки
- Lacroix et al . , Neuron (2013); 79 (4): 651-7
- Purves et al ., Neuroscience , 2 - ^е изд. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates (2001)}

В чем разница между «неактивным» и «деактивированным» каналом?

Почему калиевые каналы медленнее, чем натриевые?

пользователь135172

WYSIWYG

Тейн Пламмер

Прамит Бандйопадхьяй

Ответы (1)

АлисаД

ришаб байраги

Что такое нервно-мышечное соединение?

Почему молекулы воды диффундируют в направлении аксонов?

Что определяет, является ли потенциал действия тормозным или возбуждающим?

Может ли один аксон передавать несколько одновременных потенциалов действия?

Ионные каналы/сопротивления в модели Ралла не зависят от напряжения или нет?

Причины стохастического поведения потенциалзависимых ионных каналов

Почему скачкообразная проводимость в миелинизированных аксонах быстрее, чем непрерывная проводимость в немиелинизированных аксонах?

Как более высокая плотность каналов увеличивает скорость распространения потенциала действия?

Какова именно постоянная времени стробирования ионного канала?

Период полураспада и скорость образования ионных каналов