Ионные каналы – это белки, встроенные в клеточные мембраны и пропускающие через себя ионы, то есть заряженные частицы. Кажется, что нет ничего особенного в том, что молекулы белка могут образовывать пору в мембране, через которую проходят разные мелкие штуки. Но стоит присмотреться к ним ближе, как возникает огромное количество вопросов – например, о том, почему через какие-то каналы может проходить только один вид ионов, и не проходят другие.
Есть специальные каналы, через которые проходят ИОНЫ НАТРИЯ. Другие ионы тоже могут через них проходить, но это довольно редкое событие – а вот натрий течет мощным потоком, до ста миллионов ионов в секунду! А через КАЛИЕВЫЕ КАНАЛЫ таким же потоком проходят ионы калия, а другие, в том числе ионы натрия, пролезают редко.
Ион натрия при этом гораздо меньше иона калия, оба они имеют положительный заряд, и совершенно непонятно – почему в ту «дырку», куда со свистом проносится калий, с трудом пролезает маленький натрий?
Оказывается, все дело в том, что ионы не болтаются у нас в теле сами по себе, в голом виде: они имеют электрический заряд, а значит являются притягательными штуками для вездесущих молекул воды, которые являются диполями, то есть выглядят как мячики для бейсбола, разные концы которых имеют небольшой электрический заряд. И молекулы воды выстраиваются вокруг ионов в стройные структуры, образуя что-то вроде шубы, из которой ион не так просто освободить. Таким образом ионы ГИДРАТИРОВАНЫ.
Для начала калиевый канал притягивает ко входу все положительно заряженные ионы без разбора, просто за счет создания там отрицательного заряда. Но у входа в отверстие канала эти отрицательные заряды расположены так, чтобы максимально точно имитировать расположение молекул воды вокруг иона калия, а не вокруг любого другого иона.
Эти отрицательные заряды вытягивают ион калия из его водной «шубы», заменяя собой молекулы воды, а следующие отрицательные заряды находятся уже внутри поры, и их расположение максимально эффективно для протаскивания через пору именно калия, а не чего-то другого.
В верхнем правом углу картинки ты видишь, как входит в пору ион калия – плотно взаимодействуя с отрицательно заряженными частями канала. А ион натрия не может соединиться со всеми четырьмя выступами входа, он достает одновременно только до двух из них. Поэтому его водная шуба остается при нем, а вместе с ней он слишком большой, чтобы пройти через пору.
Немного подробней про работу калиевого канала мы напишем чуть позже, чтобы эта информация прочно улеглась и закрепилась.
