आयन चैनल गेटिंग और पारगम्यता
आयन चैनल उत्तेजनाओं के जवाब में कैसे खुलते और बंद होते हैं (गेटिंग) और जब वे खुले होते हैं, तो एक संकीर्ण छिद्र (पारगम्यता) के माध्यम से विशिष्ट आयनों का तेजी से संचालन कैसे करते हैं।
Definition
गेटिंग एक चैनल का खुली और बंद अवस्थाओं के बीच संरचनात्मक स्विचिंग है; पारगम्यता खुले चैनल के माध्यम से आयनों की गति है, जो इसके चयनात्मकता फिल्टर और विद्युत रासायनिक प्रेरक बल द्वारा नियंत्रित होती है।
Scope
यह विषय एक आयन चैनल के दो परिभाषित व्यवहारों को शामिल करता है: गेटिंग, जो वोल्टेज, लिगैंड्स या यांत्रिक बल द्वारा संचालित प्रवाहकीय और गैर-प्रवाहकीय अवस्थाओं के बीच स्टोकेस्टिक स्विचिंग है; और पारगम्यता, खुले छिद्र के माध्यम से आयनों का चयनात्मक, उच्च-थ्रूपुट मार्ग। यह एकल-चैनल अवलोकनों, चयनात्मकता के संरचनात्मक आधार और चालन के भौतिक मॉडल पर विचार करता है, जबकि झिल्ली-विभव गतिशीलता और पंपिंग को आसन्न विषयों में संभाला जाता है।
Core questions
- कौन सी उत्तेजनाएं चैनलों को खोलती और बंद करती हैं, और एकल-चैनल स्तर पर गेटिंग स्टोकेस्टिक क्यों दिखाई देती है?
- एक चैनल एक आयन प्रजाति के लिए दृढ़ता से चयन कैसे करता है जबकि इसे तेजी से संचालित करता है?
- चयनात्मकता फिल्टर का संरचनात्मक आधार क्या है?
- एकल-चैनल धाराएं चैनल व्यवहार को कैसे प्रकट करती हैं?
Key theories
- सटीक समन्वय द्वारा चयनात्मकता
- पोटेशियम चैनल की संरचना एक फिल्टर दिखाती है जिसके बैकबोन कार्बोनिल ऑक्सीजन पसंदीदा आयन के जलयोजन खोल की नकल करते हैं, ताकि उस आयन का संचालन हो जबकि छोटे आयन, जिन्हें फिल्टर अच्छी तरह से समन्वयित नहीं कर सकता है, बाहर रखे जाते हैं।
- स्टोकेस्टिक एकल-चैनल गेटिंग
- पैच-क्लैंप रिकॉर्डिंग से पता चलता है कि व्यक्तिगत चैनल असतत खुले और बंद स्तरों के बीच अचानक कूदते हैं, इसलिए मैक्रोस्कोपिक धाराएं कई स्टोकेस्टिक एकल-चैनल संक्रमणों का सांख्यिकीय योग हैं।
Mechanisms
गेटिंग एक उत्तेजना को जोड़ती है—आवेशित वोल्टेज सेंसर पर कार्य करने वाला झिल्ली वोल्टेज, लिगैंड बंधन, या झिल्ली तनाव—एक संरचनात्मक परिवर्तन से जो चालन मार्ग को खोलता या बंद करता है, और क्योंकि तापीय ऊर्जा इन संक्रमणों को चलाती है, वे निश्चित आयाम के यादृच्छिक खुलने और बंद होने के रूप में दिखाई देते हैं। खुले छिद्र के माध्यम से पारगम्यता तेज होती है क्योंकि एक चयनात्मकता फिल्टर आयन के जलयोजन खोल को सटीक रूप से रखे गए समन्वयकारी परमाणुओं से बदल देता है, जिससे पसंदीदा आयन के लिए ऊर्जा बाधा कम हो जाती है जबकि दूसरों को बाहर रखा जाता है; शुद्ध प्रवाह झिल्ली के पार विद्युत रासायनिक प्रेरक बल द्वारा निर्धारित होता है।
Clinical relevance
गेटिंग या पारगम्यता को बदलने वाले उत्परिवर्तन से चैनलोपैथीज़ (channelopathies) होती हैं, और कई दवाएं और विषाक्त पदार्थ चैनलों को बांधकर कार्य करते हैं, इसलिए यहां के तंत्र उस औषध विज्ञान और विकृति विज्ञान के लिए शैक्षिक पृष्ठभूमि हैं न कि नैदानिक सलाह।
History
हॉजकिन और हक्सले द्वारा अनुमानित मैक्रोस्कोपिक चालकता को 1970 के दशक में नेहर और सकमैन के पैच-क्लैंप रिकॉर्डिंग द्वारा असतत घटनाओं में हल किया गया था, और 1998 में पोटेशियम चैनल की मैककिनन की परमाणु संरचनाओं ने अंततः संरचनात्मक शब्दों में चयनात्मकता और चालन की व्याख्या की।
Key figures
- Bertil Hille
- Erwin Neher
- Bert Sakmann
- Roderick MacKinnon
Related topics
Seminal works
- doyle1998
- neher1976
Frequently asked questions
- गेटिंग और पारगम्यता में क्या अंतर है?
- गेटिंग यह है कि चैनल खुला है या बंद; पारगम्यता यह है कि जब यह खुला होता है तो आयन कैसे प्रवाहित होते हैं। कोई भी पारगम्यता होने से पहले एक चैनल को पहले गेट खुला होना चाहिए।
- एक चैनल पोटेशियम को सोडियम से कैसे अलग कर सकता है?
- इसका चयनात्मकता फिल्टर बड़े पोटेशियम आयन को लगभग उतना ही अच्छी तरह से समन्वयित करता है जितना पानी करता है, लेकिन छोटे सोडियम आयन को इतनी अच्छी तरह से फिट नहीं कर सकता है, इसलिए पोटेशियम कहीं अधिक आसानी से गुजरता है।