Причины стохастического поведения потенциалзависимых ионных каналов

Я придумал следующую электромеханическую модель потенциалзависимого ионного канала, соотв. датчика напряжения, как описано здесь и здесь . Датчик напряжения представляет собой бистабильную систему с двумя локальными минимумами энергии. Е 1 ( В ) , Е 2 ( В ) , первый указывает "закрыто", второй - "открыто":

введите описание изображения здесь

Из Безаниллы, Датчик напряжения в зависимых от напряжения ионных каналах , с. 567. Здесь
вы можете интерактивно исследовать энергетическую поверхность, зависящую от напряжения (схематически).

Я создал модель пружины с помощью Algodoo, которая выглядит следующим образом (зеленый: датчик напряжения (= пептидная субъединица), белые пружины: держите его на месте, синие: поддерживает закрытое состояние, красные: имитирует напряжение, открывает ворота):

введите описание изображения здесь

(Вы можете скачать модель здесь и изучить ее в интерактивном режиме с помощью Algodoo .)

Вести себя стохастически - т.е. вероятность открытия п ( В ) ∼ е − Δ Вопрос ( В ) / к Т что предполагает тепловое равновесие - должны быть флуктуации, которые могут поднять систему над энергетическим барьером между двумя минимумами энергии.

Мой вопрос касается источника этих флуктуаций в реальном ионном канале: являются ли эти флуктуации тепловыми (механическими) флуктуациями (например, другие молекулы ударяют или разрывают датчик) или это флуктуации мембранного потенциала ?

И я замечу, что это не что-то особенное с ионными каналами, это верно для многих других типов белков, а также небиологических молекул.
Моя модель определенно имеет (два разных) минимума энергии, что можно увидеть, просто посмотрев на нее (выше) или опробовав ее (в Algodoo ), или проверив ссылку Geogebra, которая отражает модель Algodoo. Речь идет не об одной пружине, а о системе пружин, которые определенно могут иметь разные и четко выраженные минимумы энергии.
Я не понимаю вашего второго комментария.
Ах, извините, я полностью пропустил структуру вашей модели. Вы можете не обращать внимания. Мой второй комментарий был просто о том, что это не уникально для ионных каналов; множество других молекул или белков имеют такое же поведение, когда они переключаются между различными состояниями.
@BryanKrause: Есть ли у вас какие-либо идеи относительно моего первоначального вопроса: происходят ли случайные колебания больше из непосредственной молекулярной (механической) среды датчика напряжения или из мембранного потенциала (который, в свою очередь, возникает из дендритного входа / PSP).
Думаю, это из-за молекулярной среды датчика напряжения. Я также думаю, что здесь нужно учитывать пространственный масштаб; мембранный потенциал лучше всего рассматривать в масштабе электротонического растяжения мембраны. Молекулярные взаимодействия, с другой стороны, намного меньше, и на этом уровне точное пространственное присутствие отдельных ионов может иметь некоторое влияние, но я бы не стал рассматривать этот «мембранный потенциал». Лично я понятия не имею, имеет ли значение это присутствие в масштабе молекулярных вибраций/температуры. С точки зрения неврологии это вообще не имеет значения.

Ответы (1)

Флуктуации возникают за счет тепловой энергии и могут быть описаны уравнением Эйринга

Причины стохастического поведения потенциалзависимых ионных каналов
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v