Ionenkanäle, wie z Kanäle u Kanäle, sind hochgradig spezifisch für die Ionenpermeabilität. Aber wie erreichen und erhalten diese Kanäle diese Spezifität? Wie funktioniert a Nur Kanaltransport Ionen (dasselbe gilt für andere Kanäle wie z , , , usw. Kanal)?
Ich beschränke die Antwort auf nur und Kanäle, unter der Annahme eines ähnlichen Mechanismus für andere Kanäle. Bei diesen 2 Kanälen wird ein so hohes Maß an Spezifität aufgrund von zwei Hauptunterschieden erreicht und :
Größenunterschied von und Ionen.
Unterschied in den chemischen Eigenschaften von und Ionen.
Lassen Sie uns diese Punkte einzeln besprechen:
Unterschied in den chemischen Eigenschaften: Die Eigenschaft, mit der wir uns hier befassen, ist die Hydratationsenthalpie. Ion hat Hydratationsenthalpie als Ion, Bedeutung hat eine höhere Tendenz, durch Wassermoleküle gebunden zu bleiben als . Wie diese Enthalpiedifferenz von den Kanälen ausgenutzt wird, wird im nächsten Abschnitt diskutiert.
Ich werde verschiedene Methoden besprechen, die von diesen Kanälen nacheinander verwendet werden.
Kanäle: Kanäle sind weniger untersucht als Kanäle, aber einige der verwendeten Mechanismen sind bekannt und werden im Folgenden erläutert:
Ionen passieren Kanäle in teilweise hydratisierter Form 1 , und diese Kanäle haben 2 Ringe von Selektionsfiltern 2 in Säugetieren.
Der erste (äußere) Ring enthält die Aminosäuren EEDD (oder EEMD) 3 , während der zweite (innere) Ring die Aminosäuren DEKA 4 enthält . Wie diese Aminosäuren spezifisch binden Ionen ist noch nicht vollständig bekannt, aber es wird die Hypothese aufgestellt, dass der innere Ring, da er stärker konserviert ist, als Filter wichtiger ist als der äußere Ring. Außerdem hat sich gezeigt, dass durch die Veränderung der Aminosäure K in DEKA der Kanal durchlässiger wird und Ionen, und durch Ändern der Sequenz von DEKA zu EEEE wird der Kanal selektiver in Richtung Ionen 5 .
Ion in hydratisierter Form kann aufgrund der größeren Größe und des Vorhandenseins von negativ geladenem D und E von DEKA nicht durch den Innenfilter passieren, wohingegen leicht durchläuft aufgrund geringerer Größe und höherer Hydratationsenthalpie 6 .
Die negative Ladung im Kanal ist so, dass sie die Hydratationshülle (regelmäßiges Oktaeder) von nachahmt Von der Seite
Kanäle: Kanäle wurden intensiver untersucht, so dass ihr Mechanismus viel besser verstanden wird. Die wichtigsten Punkte zum Nachdenken sind:
Der Filter von Kanal enthält die Aminosäuren TVGYG 7 und ist in der engsten Region des Kanals vorhanden.
Um diesen Kanal zu passieren, Ion muss vollständig dehydriert sein, dh ohne daran gebundene Wassermoleküle. Die Aminosäuren im Filter ersetzen Wassermoleküle durch polare Sauerstoffatome. Auf der anderen Seite, kann Wassermoleküle nicht so leicht loswerden und ist daher thermodynamisch ungünstig 8 durch den Kanal zu passieren , teilweise auch weil dehydriert ist so klein, dass es nicht einmal alle polaren Sauerstoffatome von Aminosäuren binden kann.
Hier zeigt die Natur einige clevere Techniken. Die Aminosäuren TVGYG, deren elektronegative Carbonylsauerstoffatome in Richtung der Mitte der Filterpore ausgerichtet sind, bilden ein quadratisches Antiprisma, ähnlich einer wasserlösenden Hülle um jede Kaliumbindungsstelle. Der Abstand zwischen den Carbonylsauerstoffen und Kaliumionen in den Bindungsstellen des Selektivitätsfilters ist derselbe wie zwischen Wassersauerstoffen in der ersten Hydrathülle und einem Kaliumion in Wasserlösung, was einen energetisch günstigen Weg zur Desolvatation der Ionen bereitstellt 9 .
So wird der Durchgang von a
Ion durch
Kanal sieht so aus: Quelle
Die Carbonylsauerstoffe ahmen diese Konfiguration nach, da a
sieht in hydratisierter Form aus (quadratisches Antiprisma): Quelle
PS Je tiefergehende Studien durchgeführt werden, desto mehr Mechanismen können aufgedeckt werden. Außerdem sind die oben genannten Punkte nur Theorien und keine schlüssigen Beweise.
Verweise: