钙离子通道

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钙离子通道化学本质是蛋白质,称为载体。钙离子与载体结合被转运。这种蛋白质与钙离子的结合类似酶与底物的结合。解释酶与底物专一结合的学说:  

一、锁钥学说

解释酶专一性的理论,已经过时,但是解释得很形象。

1.酶的活性中心:酶与底物直接接触和作用的部位。一般而言,底物比酶要小得多。

2. 锁钥学说:酶的活性中心的构象与底物的结构(外形)正好互补,就像锁和钥匙一样是刚性匹配的,这里把酶的活性中心比作钥匙,底物比作锁。

在此理论的基础上还衍生出一个三点附着学说,专门解释酶的立体专一性。  

二、诱导锲合理论:

这是为了修正锁钥学说的不足而提出的一种理论。它认为,酶的活性中心与底物的结构不是刚性互补而是柔性互补。当酶与底物靠近时,底物能够诱导酶的构象发生变化,使其活性中心变得与底物的结构互补。就好像手与手套的关系一样。该理论已得到实验上的证实,电镜照片证实酶“就像是长了眼睛一样”。

钙离子通道是一种跨越细胞膜的结构,它严格控制着钙离子进入细胞的过程。由于钙离子信号与很多重要生理功能相关,例如心脏收缩、基因转录等,因此调节钙离子进入细胞的精确反馈机制就至关重要。为了实现这一功能,每个钙离子通道都与一个钙调蛋白分子(calmodulin CaM)结合,从而通过钙离子与其羧基端小叶(C-lobe)和氨基端小叶(N-lobe)的结合实现对通道活性的调节。

钙调蛋白与钙离子形成的复合物是构成钙离子感受器的重要原型,钙离子感受器与钙离子源密切相关。CaM的羧基端小叶能感应局域的钙离子大幅振荡,这是由于主通道的钙离子流引起的。而氨基端小叶则感应全局的较远距离源引起的钙离子小型改变。然而,尽管以上现象在生物学上非常重要,但其内部机制尚不清楚。

在2008年6月27日出版的《细胞》(Cell)上,来自美国的一组科学家发表文章称,他们提出了一种全新理论来说明全局选择性是如何出现的,并且从实验上证实了这一理论的正确性。在研究中,科学家利用一种新方法实现了对于钙离子振荡的毫秒级别控制。结果发现,全局选择性产生于CaM结合于通道之后的快速钙离子释放。

尽管CaM的C-lobe和N-lobe感受着完全相同的钙离子信号,它们却选择性的与产生于不同空间区域的钙离子信号发生反应。研究人员发现,CaM的C-lobe利用一种“慢CaM”(slow CaM)机制来选择产生于自身通道的钙离子信号,这类似于放大镜,而N-lobe则利用一种“SQS”机制来选择来自较远距离通道的信号,这类似于双筒望远镜。特别值得注意的是,SQS机制产生的空间选择性能得到调整,这或许能产生非常重要的生理学结果。

新发现对于更好了解钙离子信号在整个生物学领域的作用非常有意义

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