Quan điểm Hiện đại Về Các Kênh Ion - VOER

Giới thiệu

Mặc dù mô hình Hodgkin – Huxly được công bố từ 40 năm trước, nhưng theo nhiều phương diện, nó vẫn thỏa mãn về định lượng và cấu trúc lý thuyết của nó. Những biểu thức Hodgkin – Huxley nhận được từ 1 loạt các thí nghiệm để đo tổng và thành phần dòn ion của màng tế bào của sợi thần kinh. Để thu được dữ liệu có trong các dòng ion này thì khái niệm kẹp không gian và kẹp điện áp được đưa ra giới thiệu. Kẹp điện áp loại bỏ dòng điện dung, còn kẹp không gian loại bỏ các dòng gây nhiễu khác xung quanh trục. Số lượng đã đo được là tổng dòng của 1 màng tế bào vĩ mô đặc biệt mà khi đi qua đó nó gây ra mật độ dòng ion. Vì kết quả là lượng hợp nhất nên nó cho mở kênh hoạt động của các nguyên tố màng tế bào riêng rẽ để từ đó hình thành nên dòng tổng.

Hodgkin – Huxlay đã nhận thấy màng tế bào chính là 1 lớp lipid có hằng số chất điện môi vào khoảng 5 và có điện trở suất 2×10^9 Ωcm, và là 1 chất cách điện cực kỳ tốt. Hai giả thuyết được đưa ra để giải thích các dòng ion chuyển qua là 1 chất trung gian, giống như 1 chất mang các chất cần vận chuyển, và 1 dòng đi qua các kênh. Hodgkin và Huxley không chỉ ra sự khác biệt giữa 2 khả năng này, dù trong trang tài liệu cuối ( Hodgkin và Huxley , 1952, trang 502) họ đã không ghi rằng hình thức rõ ràng nhất về giả thuyết chất mang đã đối lập với sự theo dõi của họ.

Đến thời điểm này , các nhà nghiên cứu vẫn đang nghiên cứu về Protein màng tế bào, rằng có quá nhiều protein màng tế bào, tốc độ chảy qua vượt quá 10^6 ion/1 kênh trong 1 giây. Mặc dù các protein này vẫn được nghiên cứu tỉ mỉ bằng rất nhiều kĩ thuật nhưng cấu trúc của chúng vẫn chưa được xác định rõ ràng, tuy nhiên, có nhiều nét đặc biệt, có cả sự có mặt của kênh nước, điều này là hoàn toàn dễ hiểu .Trong phần còn lại của bài này, chúng tôi sẽ miêu tả 1 vài thông tin về cấu trúc và chức năng. Đây chỉ là những giới thiệu ngắn gọn và chỉ để mở đầu, bạn đọc muốn tìm hiểu kĩ hãy tìm cuốn Các vật liệu mở rộng của Hill 1992.

Trước khi bắt đầu, xin giới thiệu những khái niệm chung về kênh protein ( minh họa trên hình 4.29 ). Mặc dù dựa trên những công nhận về các đặc điểm đặc trưng của kênh, tuy nhiên hình vẽ chỉ là “ Giả thuyết về sự làm việc “ . Nó chứa 1 dạng bản mẫu xác định các thông số vật lý điện tử quan trọng kết hợp giữa “ tính chọn lọc “ và “ cổng( GATING ) “, sẽ được so sánh ngay sau đây. Kích thước thông thường của 1 protein có đường kính khoảng 8 nm và dài 12 nm ( gồm có 1800 – 4000 amino axit được sắp xếp trong 1 hoặc 1 vài chuỗi Polypeptit ). Chiều dài thực sự của nó vượt quá độ dày của lớp lipid kép vì vậy chỉ có 1 phần nhỏ của phân tử protein nằm trong màng. Điều cực kì quan trọng cho các nhà nghiên cứu đó là khả năng phân biệt giữa cấu trúc các protein nằm trong màng ( tức là, phần kị nước ) với thành phần nằm ngoài màng( tức là, phần thấm nước ngoài màng tế bào và các nguyên tố tế bào chất). Chúng ta có thể thấy rằng điện áp màng yêu cầu là 0.1 V , các giá trị này tăng đến khi điện màng tế bào đạt 10^6 V/m. Trường có cường độ này có thể tác dụng 1 lực lớn vào các chất có trong màng tế bào, như hình 4.29 chỉ ra, và nó cũng làm cho sự thay đổi hình dạng theo sự khử cực màng tế bào. ( Sự thay đổi hình thù này làm thay đổi thay đổi độ dẫn của khe thấm nước (aqueous pore )). Thêm vào đó còn có, dòng ion chảy qua kênh nước, có thể ảnh hưởng bởi các điện tích cố định dọc theo bề mặt lỗ.