钠离子通道三种功能状态是如何工作的？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-09-29 04:00 标签： 钠离子通道三种功能状态

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展开全部为了维持静息电位，钠钾离子泵将钠离子泵到膜外，该过程是逆浓度梯度的，主动运输，产生动作电位过程钠离子进入膜内是顺着浓度梯度的，虽然用了载体但不是主动运输，应该是协助扩散。
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所有有机体都需要“盐”，“盐”是生命存活的关键你知道吗？没有盐，地球上就不会存在生物！话说，自远古以来，地球生命的起源是在海洋里。从最原始的单细胞生物，到逐渐演化而成的复杂多样的生命体，都离不开生命物质的基础——水和无机盐（简称“盐”）。所以水是生命之源，而盐则是生命存活的关键物质。无论是动物、植物、还是细菌、真菌，所有的有机体内都需要盐才能正常进行新陈代谢，维持各项生命活动。如果没有盐，恐怕没有生命迹象的存在！而其中，所含的钠离子（Na+）在人体中发挥着特殊的作用。钠离子最主要的作用是传递神经信号，并且生物体内的钠离子都须维持在一个相对稳定的范围，过高或者过低都会对生物体本身产生很大的影响。NA+钠离子主要作用是传递神经信号我们人类无论是视觉、听觉、触觉、还是痛觉等感知，身体的每一个动作/感受，都是依靠体内的神经系统传递到大脑的。当我们受外界刺激后，感官细胞受到的刺激信息在神经系统的神经元作用下，转化成一系列的电脉冲，通过无数长长的神经轴突细胞传递到大脑。再由脑做出相应的感受/动作指令，信号再经由相应的神经轴突细胞传达给各靶细胞/器官，身体从而作出下一步的反应。我们可以简单地理解为，生物对外界的刺激/感知作出反应，都需要神经传导（即神经冲动）完成。而神经冲动的本质是电脉冲。即当神经系统受到刺激时，随着大量的Na+钠离子、K+钾离子进出细胞，神经系统完成了电化学信号的传递。昆虫的神经系统与其他高等动物一样，用来调节体内各种器官的生理活动和协调与外界环境统一的特殊组织。昆虫的神经系统是由外胚层细胞发育而来。这个神经脉冲传导的过程是由科学家艾伦·劳埃德·霍奇金与他的好友安德鲁·赫胥黎发现的。当刺激产生后，钠离子NA+会从细胞膜外涌进细胞膜内，而钾离子K+却是相反，从细胞膜内涌出膜外，而这也是细胞膜电压变化原因。当整个脉冲过程结束时，膜电位就会恢复正常。这整个信号传输的过程，就是神经细胞放电过程！ 这个神经细胞电兴奋的开创性研究，形成了神经冲动的离子理论，两位科学家也因此获得了诺贝尔生理学或医学奖。我们已经知道，大多数对生命具有重要意义的物质都是水溶性的，如各种离子，糖类等，它们需要进入细胞；而生命活动中产生的水溶性废物也要离开细胞，而这些物质的进出通道就是细胞膜上的离子通道。什么是钠离子通道？细胞膜控制细胞内外的物质和能量的交换，保证了生命体的物质平衡。细胞膜具有一定的选择透过性，能让有用的物质（如各种离子，糖类等）进入细胞，阻挡其他无关物质进入细胞，还能排出细胞生命活动产生的废物， 物质进出的通道就是细胞膜上的离子通道。【离子通道】是由细胞中的特殊蛋白质构成，它们聚集起来并镶嵌在细胞膜上，中间形成水分子占据的孔隙，这些孔隙就是水溶性物质快速进出细胞的通道。离子通道的活性，就是细胞通过离子通道的开放和关闭调节相应物质进出细胞速度的能力，对实现细胞各种功能具有重要意义。两名德国科学家埃尔温·内尔和伯特·萨克曼，因发现细胞内离子通道，而获得1991年的诺贝尔生理学奖。细胞膜上有着各种神奇的通道，例如有钾离子通道、钠离子通道、钙离子通道，各种无机离子跨膜运输的通路。“钠离子通道”，顾名思义就是供钠离子NA+进出细胞的通道。钠离子通道是所有动物中电信号的主要启动键，而电信号则是神经活动和肌肉收缩等一系列生理过程的控制基础。钠离子通道上的双闸门和三种状态钠离子通道的双闸门钠离子通道是如何做到只允许NA+进入细胞内呢？那是因为钠离子通道在结构上自有一套离子过滤机制。首先，细胞膜上具有类似过滤器，只允许刚刚好大小和适当电荷的离子通过，对钠离子有高度的选择性！其次，钠离子通道上还有两道精细闸门防守着，分别是激活m门（通道中央夹紧的部位）和失活h门（图中 形似绳子拴着球型的活塞控制），依据细胞需求严格控制离子的进出。钠离子通道的三种状态——静息、激活、失活神经细胞膜主要通过离子通道的激活、失活、静息三个功能状态中部分或全部状态的相互转换来控制。1. 静息（备用）状态：其特征是通道呈关闭状态，但对刺激可发生反应并能迅速将通道开放；2. 激活状态：此时通道开放，离子可经通道进行跨膜扩散；3. 失活状态：通道关闭，即使再强的刺激也不能使通道开放。所以，钠离子通道自有一套完整的开、关调节机制。一旦这个机制失衡被打破了，阻碍或影响了钠离子的传递，那么，机体就会无法正常传递电信号，继而出现不同程度的异常状态甚至机体死亡。（生物最终将无法生存）钠离子通道成为了很多药物的分子标靶电压钠离子通道是存在于脊椎动物和无脊椎动物可兴奋细胞膜上的一种糖基化大分子蛋白，主要调控细胞膜钠离子的瞬时通透性，参与形成细胞膜动作电位的上升相，在细胞兴奋性的传导上具有重要作用，是包含拟除虫菊酯在内的许多神经兴奋毒性药物作用的分子靶标。在人体中，一共有九种电压门控钠离子通道亚型，在不同的器官和生理过程中发挥作用。钠离子通道的异常会导致一系列与神经、肌肉和心血管相关的疾病，特别是癫痫、心律失常和持续性疼痛或者无法感知痛觉等。（此外，钠离子通道是许多局部麻醉剂以及自然界中大量的神经毒素的直接靶点，许多蛇毒、蝎毒、蜘蛛毒素等，都是作用于钠离子通道而产生不良后果。）昆虫的钠离子通道大部分只有1条（除了蚜虫是有2条），只要想办法阻碍钠离子的正常传递，便可影响昆虫的正常生命活动。 拟除虫菊酯有效抑制蚊虫钠离子通道闭合除虫菊，是世界上最著名的灭虫植物！它的花朵看着娇小软萌，但它那黄色的花蕊含有天然杀虫成分，对昆虫能造成毁灭性伤害！传说数千年前，在古波斯一带，已经出现这种植物。19世纪初开始，波斯人发现它的杀虫活性后，便将其制成天然植物性杀虫剂。天然除虫菊酯是一类神经兴奋毒素， 最初是从植物除虫菊中提炼出来的一种对昆虫高毒的天然化合物， 而后根据其化学结构又合成了一系列的合成【拟除虫菊酯】。起效作用是通过阻止昆虫轴突膜中电压门控钠离子通道的闭合来介导的。由于人类和哺乳类动物的钠离子通道与昆虫的有很大差异，所以拟除虫菊酯只作用于昆虫，对人类和哺乳类动物都几乎没有影响。“拟除虫菊酯杀虫剂是一类新型仿生合成的杀虫剂，是改变天然除虫菊酯的化学结构衍生的合成酯类” 当【拟除虫菊酯】神经兴奋毒素分子嵌入轴突膜上的钠离子通道，使得轴突膜延缓甚至永久的去极化，钠离子通道保持在打开状态，表现重复的电脉冲，从而使生物体产生中毒症状。蚊香和电热蚊香液的有效成分【拟除虫菊酯】，在遇热挥发之后，对蚊子来说就是神经兴奋毒素，吸入后会抑制蚊子体内钠离子通道闭合（m门和h门保持打开状态），影响钠离子的正常传递，蚊子神经系统持续异常兴奋，使生物体麻痹直到消耗殆尽。简单理解钠离子通道相当于一条线路，拟除虫菊酯让线路“开关点”无法关闭，于是一直通电，“电流”持续刺激蚊虫神经，让其“触电”麻痹。为了让消费者更直白了解电热蚊香液药物——拟除虫菊酯的作用原理，故加入“抑制蚊虫Na+通道闭合”标识。榄菊深耕有害生物防制领域近40年，凭借科技驱动理念、聚焦消杀主业，从传统的灭蚊，到蚊虫防制，到有害生物防制，不断更新驱蚊技术，研发的产品获得省科技进步奖、名优高新技术产品证书。榄菊与华南农业大学合作创建蚊虫抗性动态监测平台，长期进行蚊虫监测研究。本产品同时也获得了中国环境标志认证。更入选中国轻工联合会《升级和创新消费品指南》，被评为升级消费品！参考文献：1. 曹晓梅，孙晨熹. 钠离子通道与拟除虫菊酯击倒抗性的研究进展[J]. 中国媒介生物学及控制杂志，2001,12(6):466-469. DOI:10.3969/j.issn.1003-4692.2001.06.028.2. [1]苏旺苍， 吴仁海， 张永超，等. 昆虫钠离子通道抑制剂的应用研究进展[J]. 河南农业科学， 2012, 41(8):5.3. [1]陈斌， 鲜鹏杰， 乔梁，等. 昆虫钠离子通道基因突变及其与杀虫剂抗性关系的研究进展[J]. 昆虫学报， 2015(10):10.4. [1]毛立群， 郭三堆. 昆虫神经毒素基因工程研究进展[J]. 生物技术通报， 1998(6):6.5. [1]胡磊， 艾丹丹. 通向诺贝尔奖的离子通道[J]. Newton－科学世界， 2003(11):5.6. 巨修练，刘安昌，祝宏,等. 作用于昆虫神经系统杀虫剂的选择性与安全性[C]. //中国化工学会农药专业委员会第十四届年会论文集. 2010:281-287.7. [1]唐振华, 袁建忠, 庄佩君,等. 昆虫钠离子通道的结构和与击倒抗性有关的基因突变[J]. 昆虫学报, 2004, 047(006):830-836.8. [1]伍一军, 冷欣夫. 杀虫药剂的神经毒理学研究进展[J]. 昆虫学报, 2003,46(3):8.
2019年11月22日 11:47--浏览 ·
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--评论我发现了一种钠通道比其他钠通道一直快一些，当静息电位时大部分钠通道都处于静息状态钠通道不开放及处于静息态，而这种快钠通道已经处于激活态，钠离子通道开放了，也就是为何静息状态有少量钠离子通道内流的原因。微观是钠离子通道状态及激活门与失活门的开关，当失活门关闭时就是失活态钠离子通道关闭兴奋性最低，当失活门开放时激活门关闭也就是静息态兴奋性教低，而失活门与激活门同时开放时也就是激活态兴奋性最高。也可以理解为到达激活门开放时间的长短，到达激活门时间越短兴奋性越高。宏观上静息状态时大部分钠通道处于静息态及激活门关闭状态，但是有一些钠通道快人一步已经达到了激活态及钠离子通道开放状态，正是因为这部分钠离子通道先开放了才会导致静息状态有少量钠离子内流。但此时并不能自发的发生动作电位，还需要一个刺激，这个刺激要比超常期那个刺激还要小，刺激后膜通透性增强及钠离子通道开放增多，达到了一个会使钠离子通道快速开放的时刻及阈电位，钠离子通道快速开放钠离子快速内流，达到峰电位，此时钠离子通道全部失活，并开始复极化钾离子外流，此时钠离子通道也从失活态逐渐转变为静息态，并开始准备下一次动作电位的形成。钠离子通道开放钠离子越内流钠离子通道越开放。从峰电位开始，钠离子处于失活状态，并且经历了较长的绝对不应期，这时有一小部分钠离子通道先开放，及局部不应期，而钠离子内流会使膜通透性增强及钠离子通道开放增多，形成正反馈，从局部不应期到相对不应期再到超常期最后到达静息状态，钠离子通道逐渐增多，且静息状态达到最大值。此时就是静息状态钠离子内流的那些开放的离子通道。这些钠离子通道开放数目不足以达到阈电位，而需要一个刺激，此刺激要比超长期那个刺激还要小，刺激了膜的通透性及钠离子通道进一步开放，到达阈电位，此时几乎所有的钠离子通道都开放了并且迅速达到峰电位，然后迅速失活。钾离子平衡电位与快钠离子通道平衡是同时存在的，随着钾离子外流增多，复极化程度增强 ，快钠离子通道也逐渐增多，当达到静息电位时，及钾离子的平衡电位时，快钠离子通道开放数达到最大值且不在变化，称为快钠离子通道平衡。

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