====== Ioncsatornák ====== Előadó: Dr. Várnai Péter ==== Ioncsatornák osztályozása ==== **Az ioncsatornák osztályozásának szempontja:** * Töltéshordozó alapján: Na+, Ca2+, K+ stb., vagy nem specifikus * Kapuzás mechanizmusa: Ligandfüggő (=ioncsatorna receptor), Feszültségfüggő, Mechanoszenzitív - Lehet kombinált is, Háttér (Nincs kapu; konstitutívan aktívak) * Energetikailag: passzív transzport Iion=1/R*(Em-Eion) **Ioncsatornák vizsgálata:** //Voltage clamp (feszültségzár) technikával// Ábrán: Az 1. jelű elektródával mérjük a membránpotenciált. A csatorna nyitásával az ionáram hatására a membránpotenciál megváltozik. A 2. jelű elektródán kompenzáló áramot juttatunk a sejtbe, hogy a membránpotenciált állandó értéken tartsuk. Ennek az áramerősségét mérjük, ez az áramerősség egyenlő a csatornákon átjutott ionárammal. //Patch clamp technikával:// A mérés maga megegyezik a voltage clamp technikával; előnye, hogy a pipetta szájába nagyon kis terület fér bele, így akár egyetlen csatorna áramát is mérhetjük. ==== Inaktiváció ==== **A csatornák állapotai:** zárt, de aktiválható → nyitott állapot → zárt, inaktív állapot Akkor is bekövetkezik az inaktiváció, ha az aktiváló esemény még fennáll; ebből az állapotból a visszatérés hosszú időt (10-100 ms) vesz igénybe. (Aktiváció és inaktiváció ~1-2 ms) ==== Ioncsatornák konduktanciája ==== Feszültség-áramerősség diagramon az egyenes meredeksége megadja az ioncsatorna konduktanciáját. ==== Genetika ==== Az ioncsatornák génjei felderíthetőek; egyes alegységeit, részleteit azonosítani lehet a genomban. A szándékos vagy spontán mutáció eredményei vizsgálhatók. ==== Az akciós potenciál ==== * Gyors depolarizáció. * A membránban terjed. * Csak ingerlékeny sejtekben: idegsejtek, izomsejtek, egyéb sejtek, pl. egyes mirigysejtek. * Az akciós potenciálhullám alakja jellemző a sejtre. * Feltétele, hogy a küszöbpotenciált elérje a depolarizáció; ha nem éri el, nem jön létre akciós potenciálhullám; ha igen, mindig ugyanolyan akciós potenciálhullám jön létre. Az akciós potenciálhullám kialakulásához szükséges ioncsatornák: * //Feszültségfüggő Na+ csatorna//: Küszöbpotenciál: Ek=-50 mV, Gyors aktiváció és inaktiváció * //Feszültségfüggő K+ csatorna//: Küszöbpotenciál: Ek=-50 mV, Lassan aktiválódik, nem inaktiválódik === Az akciós potenciálhullám lefolyása === * A küszöbpotenciál (-50 mV) elérésére kinyitnak a gyors feszültségfüggő Na+ csatornák. * A megnövekedett Na+ permeabilitás hatására Na+ áramlik be a sejtbe. * A beáramló Na+ tovább csökkenti a membrán polarizáltságát, újabb Na+ csatornákat nyitva ki. A folyamat öngerjesztő mindaddig, amíg az akciós potenciálhullám csúcsán a Na+ csatornák bezárnak. * A K+-csatornák kinyitnak (Csak most, mert lassan aktiválhatóak). A kiáramló K+ repolarizálja, sőt hiperpolarizálja a membránt. * A K+ csatornák lassan bezárnak, visszaáll a nyugalmi membránpotenciál. Az akciós potenciálhullámot befolyásoló tényezők: * Extracelluláris szabad **Ca2+ koncentráció** * A [Ca2+] csökkenése negatív irányba tolja el a küszöbpotenciált; extrém esetben inger nélkül elindul az AP * Extracelluláris **[K+]** * Kis [K+] hatására lassú a repolarizáció * Lokális érzéstelenítők === Refrakter periódus === Az a periódus, amikor nem lehet újabb akciós potenciálhullámot kiváltani. Abszolút refrakter periódus: nem aktiválatóak a Na+ csatornák. Relatív: a membrán hiprerpolarizációja miatt csak nagyobb ingerrel váltható ki akciós potenciálhullám. === Az akciós potenciálhullám vezetése === Elektrotónusos potenciál, **Térkonstans**: az a távolság, ami alatt a membránpotenciál e-edrészére csöken (~37%). Az intracelluláris ellenállás növelésével csökken; a vezetés rosszabb lesz. A membrán ellenállásának növelésével nő; a vezetés jobb lesz. Azokon a pontokon, ahol a membránpotenciál eléri a küszöbpotenciált, kinyitnak a feszültségfüggő Na+ csatornák → ott is kialakul az akciós potenciálhullám. A térkonstans növekedésével távolabb van a legtávolabbik pont, ahol még újabb akciós potenciálhullám kialakulhat → evolúciós cél a térkonstans növelése. Transzmembrán ellenállás növelése → myelinhüvely.