Кальций, шпаргалка №2

Кальциевые каналы — это тип ионных каналов мембраны, избирательно проницаемых для ионов Кальция. Часто данный термин синонимичный потенциал управляемым кальциевым каналам, хотя также существуют и лиганд управляемые кальциевые каналы.

Ион Кальция является вторичным посредником в системе управления метаболизмом растительной клетки.

В чем "пролетарская суть" понятия "вторичный посредник"?
Этот вопрос хорошо изучен на нервных клетках, и тот же "принцип" работает у растений.
Пояснение схематично.


Итак у нас есть некий раздражитель - "сигнал",

Сигнал/сигнальная молекула/ подаваемый окружающей средой, мертвыми клетками того же растения, которые уже стали окружающей средой для оставшихся живых. Сигналом может быть органическая молекула или белок, синтезируемый другими клетками в ответ на изменение физико-химических параметров окружающей среды, или фрагмент белка умершей клетки.

На этот "сигнал" клетке следует каким-то образом ответить

Ответом клетки может быть синтез новых белков - допустим морозоустойчивых, активация ферментных систем и др.

Такой "сигнал" подаваемый из-вне может быть очень слабым, и при этом очень важен для жизни клетки и он не может быть проигнорирован ( начались похолодания, сухой сезон, стал короче световой день), вот Господь и снабдил клетку специальным механизмом усиления подобных сигналов.

Как это работает?

Итак очень слабый "сигнал", допустим в виде одной-единственной молекулы "эффектора" дополз до клеточной мембраны и нашел, на последнем издыхании, специальный рецептор(свой рецептор) и таки соединился с этим рецептором. В результате этого "акта соединения" - трехмерная структура рецептора (лиганд зависимый канал) изменилась и он открыл "пору" в которую могут проскочить ионы кальция. И они, ионы кальция, начинают "проваливаются" снаружи клетки внутрь по мощному градиенту концентрации, что говорит нам о том, что снаружи клетки ионов кальция на несколько порядков больше, чем внутри. Этот процесс продолжается какое-то малое-ограниченное время, пока "эффектор" тот "сигнал", который начал это все не отвалится от рецептора, и "пора" не закроется.

Но за это время слабенький сигнал, превращается в мощный "ливень" ионов Кальция прорвавшихся внутрь клетки. А вот этот самый ион Кальция и вызывает все необходимые "реакции клетки" на "слабенький сигнал снаружи", на молекулярном уровне. Идет многократно усиленное "стимулирование" обменных процессов внутри клетки.


Клетка "ответила", клетка выжила... насинтезировала много специальных морозоустойчивых белков, активировались вегетативные почки и началось цветение, да просто - закрылись на ночь верхушки у длинностебельки - разве вы такого не видели в своих аквариумах?
И, как вы понимаете, такое "стимулирование" обменных процессов не может быть "долгим". У клетки есть много способов убрать лишние ионы кальция изнутри клетки наружу. Этим занимаются ион зависимые каналы. Они быстро и эффективно "отсасывают" кальций из цитозоля в вакуоли и наружу тонопласта. И для этого "выплевывания" ионов кальция наружу клетка тратит энергию макроэргических связей АТФ и потенциал на мембране.

А теперь давайте подытожим сказанное вот таким вопросом:
Сколько кальция должно быть в тканях растения?

Уточним - мы рассматриваем цитозоль и все, что в нем (это все органеллы клетки внутри тонопласта) и межклеточное пространство (КСП или клеточные стенки и вакуоли).

Во внеклеточном пространстве ионов кальция должно быть очень, очень много. Должен быть создан много порядковый градиент концентрации - по которому ион кальция будет "переть" внутрь клетки по временно открытому рецепторному каналу, чтобы передать и усилить "слабый сигнал эффектора". А вся мощь каналов "откачки" направлена на выброс ионов кальция из цитозоля во внеклеточное пространство против этого градиента концентрации Кальция, чтобы привести обменные процессы внутри клетки в норму.

Все ферментные системы в цитозоле, по сути весь метаболизм клетки не может долго работать на "форсированной" скорости. Ионы кальция убираются в КСП ( и могут повторно "врываются" в клетку при новом "сигнале окружающей среды") и в вакуоли (это на связывание и долгосрочное хранение).

Какая разница между кальциевыми и калиевыми каналами?

Калиевые каналы "высасывают" калий из окружающей среды внутрь клетки (по этому градиенту внутрь клетки поступает вода), а кальциевые каналы (те, которые не рецепторные) наоборот "выталкивают" кальций в окружающую среду.

И градиент концентраций обратный.
Калия всегда больше внутри, а кальция всегда больше снаружи.
Калий это топливо водяного насоса клетки.
Кальций это регуляторный катион метаболизма - иногда, при "стрессе", его должно быть сразу-много-внутри клетки (для усиления сигнала, передаваемого окружающей средой). Стресс кончился и ионы кальция срочно "выплёвываются" наружу .

Вот такая судьба "вторичного посредника" регуляторных механизмов клеточного метаболизма: Момент - его должно быть много, чтобы ворвавшись внутрь клетки изменить в правильную сторону её метаболизм, а потом его изгоняют из этой клетки, и опять он ждет своего момента снаружи.