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6.13: 이온 채널
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Biology

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Ion Channels
 
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6.13: Ion Channels

6.13: 이온 채널

Ion channels maintain the membrane potential of a cell. For most cells, especially excitable ones, the inside has a more negative charge than the outside of the cell, due to a greater number of negative ions than positive ions. For excitable cells, like firing neurons, contracting muscle cells, or sensory touch cells, the membrane potential must be able to change rapidly moving from a negative membrane potential to one that is more positive. To achieve this, cells rely on two types of ion channels: ligand-gated and voltage-gated.

Ligand-gated ion channels, also called ionotropic receptors, are transmembrane proteins that form a channel but which also have a binding site. When a ligand binds to the surface, it opens the ion channel. Common ionotropic receptors include the NMDA, kainate, and AMPA glutamate receptors and the nicotinic acetylcholine receptors. While the majority of ionotropic receptors are activated by extracellular binding of neurotransmitters such as glutamate or acetylcholine, a few can be intracellularly activated by ions themselves.

When a ligand, like glutamate or acetylcholine, binds to its receptor it allows the influx of sodium (Na+) and calcium (Ca2+) ions into the cells. The positive ions, or cations, follow down their electrochemical gradient, moving from the more positive extracellular surface to the less positive (more negative) intracellular surface. This changes the membrane potential near the receptor, which can then activate nearby voltage gated ion channels to propagate the change in membrane potential throughout the cell.

Another ligand gated ion channel, the GABAA receptor, permits chloride ion (Cl-) into the cells. This actually lowers the membrane potential, limiting the propagating effects and inhibiting the excitable cell.

Voltage-gated ion channels open or close in response to changes in membrane potential, such as when a neighboring ligand-gated ion channel opens. There are several different types of voltage-gated channels that have selective permeability, meaning ions are filtered by size and charge. Voltage-gated calcium channels are important for muscle contraction and neurotransmitter release. Potassium channels work to repolarize the cell membrane after an action potential. Voltage-gated proton channels open during depolarization to remove protons from the cell.

Ion channels may play a role in migraine headaches. The dura mater is a protective covering for the brain. It is innervated by several cranial nerves. It is hypothesized that migraine originates in these nerves. Both ligand- and voltage-gated ion channels in the dura mater may potentiate pain signals by altering membrane potentials.

이온 채널은 세포의 멤브레인 잠재력을 유지합니다. 대부분의 세포, 특히 흥분 가능한 세포의 경우, 내부는 양성 이온보다 음수 이온의 큰 수로 인해 세포 외부보다 더 많은 음전하를 갖는다. 흥분 하는 세포의 경우, 발사 뉴런 처럼, 근육 세포를 계약, 또는 감각 터치 세포, 막 잠재력은 더 긍정적인 하나에 부정적인 막 잠재력에서 빠르게 이동 변경할 수 있어야 합니다. 이를 위해 세포는 리간드 게이트 및 전압 게이트의 두 가지 유형의 이온 채널에 의존합니다.

리간드 게이트 이온 채널, 또한 ionotropic 수용 체라고, 채널을 형성 하지만 또한 바인딩 사이트를 가지고 막 단백질. 리간드가 표면에 바인딩되면 이온 채널을 엽니다. 일반적인 요노로픽 수용체는 NMDA를 포함, kainate, AMPA 글루타민산 체와 니코틴 아 세 틸 콜린 수용 체. 요노소 수용체의 대다수는 글루타민산염 또는 아세틸콜린과 같은 신경 전달 물질의 세포 외 결합에 의해 활성화되는 동안, 몇몇은 이온 자체에 의해 세포내 활성화될 수 있습니다.

글루타민트 나 아세틸콜린과 같은 리간드가 수용체에 결합하면 나트륨 (Na+)및 칼슘 (Ca2 +)이온이 세포로 유입 될 수 있습니다. 양양성 이온 또는 양이온은 전기화학적 그라데이션을 따라 더 양성 세포 외 표면에서 덜 양수(더 부정적인) 세포내 표면으로 이동합니다. 이것은 수용체 근처의 멤브레인 잠재력을 변경, 다음 세포 전체에 걸쳐 멤브레인 잠재력의 변화를 전파하기 위해 가까운 전압 게이트 이온 채널을 활성화 할 수 있습니다.

또 다른 리간드 문이 이온 채널, GABAA 수용체, 세포로 염화물 이온 (Cl-)허용. 이것은 실제로 실행 막 잠재력을 낮춥다, 전파 효과를 제한하고 흥분 세포를 억제.

전압 게이트 이온 채널은 인접한 리간드 게이트 이온 채널이 열릴 때와 같이 멤브레인 전위 변화에 대응하여 열리거나 닫힙습니다. 선택적 투과성을 갖는 여러 가지 유형의 전압 게이트 채널이 있어 이온이 크기와 전하에 의해 필터링됩니다. 전압 게이트 칼슘 채널은 근육 수축 및 신경 전달 물질 방출에 대 한 중요 한. 칼륨 채널은 작용 잠재력 후에 세포막을 다시 양극화하기 위하여 작동합니다. 전압 게이트 양성자 채널은 탈극화 중에 열리며 셀에서 양성자를 제거합니다.

이온 채널편두통에 역할을 할 수 있습니다. 듀라 마더는 뇌를 위한 보호 덮개입니다. 그것은 여러 두개골 신경에 의해 내면화된다. 편두통이 신경에서 유래한다는 것은 가설입니다. 듀라 마터의 리간드 및 전압 게이트 이온 채널은 멤브레인 잠재력을 변경하여 통증 신호를 강력하게 할 수 있습니다.


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