鉀離子通道

鉀離子通道

所有活細胞都被一層膜包圍著，它把細胞內的液態世界與外部環境隔離開。膜質可以有效的阻止小離子通過(而且像蛋白質和核酸這樣的大分子也一樣),因此為細胞提供了新的機遇：可以根據離子濃度的差異進行快速的信號傳導。首先，細胞可提高其內部的鉀離子濃度；而後，由於瞬時刺激膜上的某些通道迅即被打開，鉀離子被釋放，使得整個細胞的鉀離子濃度發生巨大變化，由此產生信號傳導。此過程在各種細胞形式中都存在，如細菌細胞，植物細胞和動物細胞。有兩個關於離子通道作用的例子：肌肉收縮(由鈣離子釋放起始的)和神經細胞信號傳導(包含一個複雜的那鉀離子交換).

離子通道是神經系統中信號傳導的基本元件

當你聞過一朵花，你會知道這是一枝玫瑰；或者當你的手要觸及炙熱的東西時，你會立即把手縮回來。這都是由於人的鼻腔和手部的感覺器官通過離子釋放把信號由神經傳遞給大腦，在由大腦做出適當的反應而完成的。其中，神經細胞攝入了大量鉀離子並選擇性地泵出鈉離子從而進行了信號的傳遞，並因此在膜內外產生了一個電勢差。為了傳遞信號，神經細胞首先打開鈉離子通道，攝入鈉離子，降低膜內外的電勢差。然後打開鉀離子通道，排出鉀離子，使膜電位重新恢復到靜息水平。此後通過其他通道和泵使鈉鉀離子在細胞內外得到重新分佈。由於這種巧妙設計，這些通道對膜電位都非常靈敏，稍有變化通道就會打開。所以，神經細胞一段的通道被打開時產生的離子流會瞬時引發質膜下游通道的打開。結果導致信號通過通道開啟傳播波沿著質膜迅速傳播直至末端。鉀離子通道

鉀離子通道的通透特異性允許鉀離子通過質膜，而阻礙其他離子通透-特別是鈉離子。這些通道一般由兩部分組成：一部分是通道區，他選擇並允許鉀離子通過，而阻礙鈉離子；另一部分是門控開關，根據環境中的信號而開關通道，結構展示在蛋白庫編號1bl8,展示的是一種細菌的鉀離子通道的通道區部分，它由四個同源的跨膜蛋白質組成，在中心部分形成一個選擇性的孔洞。鉀離子(綠色)以每秒一億個的速度自由通過。由於特異的選擇性，每一萬個鉀離子通過才允許一個鈉離子通過。在下一頁的晶體圖中可以看到，通道結構是如何完成特異性選擇的.