DSC00837

SYGNAŁ

			wzrost / gradientu /			receptor jonotro- pawy		spodek gradientu
ATP-\ AOP^-* '	pompo jonowo (ATPozo)			receptor melabo- tropowy	- ■— białko G-—	kanał jonowy
^Tn -JO			+4G \ sygn. n rzędu j					-40

Ryi. 32.2. Najważniejsze elementy błonowe przekazania informacji w synapsie i zmiany swobodnej energii (AG), towarzyszące (emu procesowi

Specjalizacja molekularna zapewniająca synaptyczne przekazywanie informacji opiera sięna trzech typach kompleksów białkowych, funkcjonujących jako: pompy jonowe, receptory i kanały jonowe (rys. 32.2). Pomiędzy receptory a kanały włączony jest często krótki (białko G) lub rozwinięty układ pośredni (białko G, cyklaza adenylanowa lub fosfolipaza C, cAMP lub Ca*² oraz kinazy A lub C).

Energetyka

Energetycznie, sygnalizacja synaptyczna polega na zachodzącej poprzez kanały dysypacji wolnej energii w wyniku spadku elektrochemicznego gradientu jonów (proces termodynamicznie ułatwiony, spontaniczny, o znaku -AG) wytworzonego uprzednio działaniem pomp (proces termodynamicznie utrudniony, pochłaniający energię swobodną, a więc +AG). Pompy są ATP-nzami, a więc działają na koszt energii hydrolizy ATP (-AG) i w procesie aktywnego transportu przenoszą jon poprzez błonę z przedziału c_w (np. cytoplazmy) do przedziału c_t (otoczenia komórki). Zmiana swobodnej energii zależy tu od wyjściowego i końcowego potencjału elektrochemicznego. Potencjał elektrochemiczny jest wypadkowądwóch czynników: sumy stężenia danego jonu i wartości transbłonowego potencjału elektrycznego (AV=V wewnątrz - V zewnątrz komórki). Tak więc w uproszczeniu: AG = AG*, ± AG,„u; znak ± zależy przy tym od kierunku AY. Wartość zmiany swobodnej energii określa wzór:

AG = RT log,— + ZF AV c_w

gdzie: Z — ładunek elektryczny przenoszonego jonu, F — stała Faradaya (23,062 kcal V"¹

mol"¹), w 25°C; w przypadku jonu o pojedynczym ładunku wzrostowi stężenia — o 10² towa-

Cw

rzyszy +AG = 2,7 kcal - mol"¹. Zarazem potencjał transbłonowy AV = 59 mV (w 25°C. a 61.5 mV w 37°C) powoduje zmianę swobodnej energii—równoważną różnicy stężeń I0¹. Stąd np. przy

przeniesieniu z cytoplazmy (cw) jonu Na* na zewnątrz komórki (cz), zwiększającym—z Ido 10-.

Cw

wobec AM* 59 mV (dodatnie na zewnątrz komórki) — zmiana wolnej energii jest dodatnia. aAG = » 2.7 + 1,35 = 4,0 kcal • mol"¹; dla porównania AG⁰' reakcji napędzającej hydrolizę ATP=-7.3 kcal inol"¹.