Лекция жоспары. 1. Биологиялық мембранның өткізгіштігі туралы түсінік

1. Биологиялық мембранның ө ткізгіштігі туралы тү сінік. Жасуша ө ткізгіштігі.

2. Пассивті тасымалдау жә не оның тү рлері: диффузия, жең ілдетілген диффузия, осмос жә не фильтрация.

3. Ионоформдар.

4. Активті тасымалдау жә не оның механизмі.

5. Ион каналдары арқ ылы зат тасымалдау ерекшелігі.

Лекция мақ саты: биологиялық мембрананың заттарды ө ткізуін жә не оның тү рлерін, пассивті жә не активті тасымалдауды, биомембранадағ ы иондық каналдардың заттарды ө ткізу ерекшеліктерін талдау.

Жасуша ашық термодинамикалық жү йе болғ андық тан ө зін қ оршағ ан ортамен ү немі зат, энергия жә не ақ парат алмасады. Мұ ндай алмасу жасуша мембранасының тү рлі заттарды ө ткізу қ абілеті арқ асында іске асады. Жасушаның мұ ндай қ абілетін - ө ткізгіштік деп атайды. Жасушадағ ы метоболизм, биопотенциалдың пайда болуы, нерв импульстарнының таралуы жә не т.б. кө птеген қ ұ былыстар мембранадағ ы зат тасымалдау арқ асында жү реді жә не пайда болады. Сондық тан, биологиялық мембрана арқ ыл зат тасымалдау- жасаушаның ө мір сү руінің негізгі шарты. Зат тасымалдаудың бұ зылуы тү рлі патологиялық қ ұ былыстарғ а алып келеді. Сондық тан тасымалдау қ ұ былысын зерттеудің медицина жә не фармация ү шін ү лкен теориялық жә не практикалық маң ызы бар. Емдеу ісі дә рілік заттардың жасауша мембранасы арқ ылы ө туіне, яғ ни мембрананың ө ткізгіштігіне тә уелді, сондық тан дә рілік заттардың жасаушаның қ алыпты жә не патология кезіндегі ө ткізгіштігін білу ө те қ ажет.

БМ арқ ылы зат тасымалдауды транспорт деп те атайды, ол екі тү рге бө лінеді: пассивті тасымалдау (транспорт) жә не активті тасымалдау (транспорт).

Пассивті тасымалдау (ПТ) деп, зарядсыз бө лшектерді (заттарды) концентрациясы кө п С₁ ортадан концентрациясы аз ортағ а қ арай тасымалдауды, электролитте зарядталғ ан бө лшектерді (заттарды) электр ө рісінің потенциалы жоғ ары j₁ ортадан, потенциал шамасы тө мен j₂ ортағ а қ арай тасымалдауды, немесе электрохимиялық потенциалы жоғ ары m₁ нү ктеден, электрохимиялық потенциалы тө мен m₁ нү ктеге қ арай тасымалдауды атайды. Аталғ ан тасымалдаудың бұ л тү рлерінде сырттан энергия жұ мсалмайды, жү йе ішінде концентрациялық, электрлік т.б. градиентте жинақ талғ ан энергия қ оры есебінен жү реді. Пассивті тасымалдау мынадай тү рлерге бө лінеді (1- сурет):

1 сурет

Енді қ арапайым диффузия қ ұ былысының механизмін талдайық. Дифффузия деп, зат молекулаларының хаостық жылулық қ озғ алысы нә тижесінде, ө з беттерінше концентрациясы кө п ортадан аз ортағ а қ арай тасымалдануын айтамыз. БМ липид қ абаты арқ ылы жү ретін тасымалдану конценртациялық градиент есебінен жү реді жә не ол Фика заң ына бағ ынады:

J = D dc/dx

мұ ндағ ы J- зат ағ ынының тығ ыздығ ы, D- диффузия коэффициенті, dc/dx- концентрациялық градиент. Мембрананың қ алың дығ ының ө те аз болуы себепті ондағ ы концентрациялық градиенттті тұ рақ ты шама деп атуғ а болады, олай болса dc/dx = с_м2 –с_м1/ l, мұ ндағ ы с_м2 - мембранының ішкі бір бетіндегі бө лшектер концентрациясы, с_м1–мембрананың келесі ішкі бетіндегі бө лшектер концентрациясы (2 сурет)

С

с₁ 2 орта

1 орта с_м1

с₂

с_м2

х

l

2 сурет

Осылайша анық талғ ан градиент ө рнегін Фик тең деуіне қ ойсақ:

J = -D(с_м2 – с_м1)/ l

Енді мембрана мен сыртқ ы орта арасындағ ы заттардың таралуын сипаттайтын таралу коэффиценті деген шама ендірейік: 0

К= с_м1/с₁ = с_м2/с₂,

мұ ндағ ы с₁ и с₂ 1 жә не 2 ортадағ ы зат концентрациясы, ал с_м1 жә не с₁, с_м2 жә не с₂ шамаларының ә р тү рлі болуы заттардың полярлы жә не полярсыз еріткіштерде ә р тү рлі дең гейде еруіне байланысты деп тү сіндіріледі (2 сурет бойынша). Соң ғ ы ө рнектен с_м1 = Кс₁ жә не с_м2= Кс₂ болатындығ ын анық тап, оны Фик тең деуіне қ ойсақ:

J = -DK(с₂ - с₁)/ l,

мұ ндағ ы P= DK/ l шаманыө ткізгіштік коэффициенті деп атайық, сонда Фик тең деуі мына тү рге келеді:

J = -P(c₂ – c₁), мұ ндағ ы Р- мембрананың заттарды ө ткізгіштігін сипаттайтын шама.

Фик тең деуі арқ ылы зарядталмағ ан жә не электр ө рісі жоқ кезіндегі зарядталғ ан бө лшектерді пассивті тасымалдау қ ұ былысын сипаттайды, енді мембранадағ ы электр ө ріс кезіндегі тасымалдау қ ұ былысын сипаттайтын ө рнекті қ орытып шығ арайық.

Электр ө рісінде тұ рғ ан ионғ а ә сер ететін Кулон кү ші: f₀ =qE тең, мұ ндағ ы Е- электр ө рісінің кернеулігі, ал ионнның заряды мына ө рнекпен сипатталады q= Ze, мұ ндағ ы Z – ионның валенттілігі. Электр ө рісін электр потенциалының градиенті арқ ылы жазайық: Е = - dj/dx. Сонда ионғ а ә сер ететін Кулон кү ші мына тү рге келеді: f₀ = -Ze× dj/dx. Соң ғ ы ө рнектің екі жағ ын да N_A Авогадро санына кө бейтсек f = -ZF dj/dx ө рнегі келіп шығ ады, мұ ндағ ы f = f₀N_A бір моль ионғ а ә сер етуші кү ш, F =eN_A Фарадей тұ рақ тысы.

Тасымалданатын затқ а (ионғ а) электр кү шімен қ атар ортаның кедергі кү ші де ә сер етеді. Бұ л кү штер бір- бірін тең естіргендіктен зат бірқ алыпты v жылдамдық пен тасымалданды, оның шамасы ионғ а ә сер етуші кү шке тура пропорционал v= b× f тең, мұ ндағ ы b – ионнның қ озғ алғ ыштық коэффициенті. Осы анық талғ ан шамағ а f кү штің ө рнегін қ ойсақ, жылдамдық мына тү рге келеді:

v = -bZF× dj/dx

Мембрана арқ ылы тасымалданатын зат ағ ыны мына ө рнекпен сипатталады: Ф =c× S× v, мұ ндағ ы с- тасымалданатын зат концентрациясы, S-зат тасымалдатын аймақ тың кө лдең ен қ имасының ауданы, v -тасымалдау жылдамдығ ы Осы ө рнекке жоғ арыда анық талғ ан жылдамдық тың ө рнегін қ ойсақ, онда электр ө рісінде тасымалданатын зат ағ ынының ө рнегін аламыз:

Ф =- cSb ZF dj/dx

Тасымалдататын зат ағ ынының тығ ыздығ ы мына тү рде анық талынатындығ ын ескерсек: J = Ф/S, соң ғ ы ө рнек мына тү рге келеді:

J = - cbZF dj/dx

Жалпы жағ дайда бір мезгілде зат тасымалдау концентрациялық жә не электр ө рісі градиенттері нә тижесінде жү рсе, онда соң ғ ы ө рнек мына тү рде жазылады:

J = -D dc/dx - cbZF dj/dx

Бұ л Нернст- Планк тең деуі деп аталынады жә не ол ионның концентрациялық жә не потенциал градиенті ә серінен жү ретін диффузиялық ағ ынның тығ ыздығ ын сипаттайды. Нейтрал бө лшектер ү шін Z=0 болатындығ ын ескерсек, соң ғ ы ө рнек Фик тең деуіне айналады. Сонымен біз пассивті тасымалдаудың заң дылық тарын анық тадық.

Енді пассивті тасымалдаудың тү рлерін қ арастырайық (3- сурет).

O₂ Р М Н

М Н

A Б В Г

3 сурет. А- қ арапайым диффузия, Б- иондық канал арқ ылы тасымалдау, В- жең ілдетілген диффузия, Г- эстафеталық тасымалдау.

1. Қ арапайым диффузия липидтік қ абат арқ ылы жү реді жә не Нернст-Планк тең деуіне бағ ынады. Мұ ндай тасымалдаулар арқ ылы жасушағ а оттегі, кө міртегі газы, дә рілік заттар жеткізіледі. Бірақ қ арапайым тасымалдау ө те баяу жү ретіндіктен жасушаны қ ажетті қ оректік заттармен толық қ амтамасыз ете алмайды.

2. Жең ілдетілген диффузия. Тасымалдаудың бұ л тү рі мембранадағ ы арнаулы ақ уыздар- тасымалдағ ыштар арқ ылы іске асады. Олар мембрана арқ ылы табиғ аты гидрофильді болатын, ө з беттерінше мембрана арқ ылы ө туі ө те тө мен заттарды тасымалдайды. Мұ дай тасымалдағ ыштар мембрана қ абаты арқ ылы кейбір аминқ ышқ ылдарын, кө мірсуларды, пуриндік жә не пиримидтік негіздерді, нуклезоидтарды тасымалдайды. Тамақ тық заттардың ішекте сорылуы, бү йректегі реабсорбция жә не т.б. процесстер осы тасымалдаушылар арқ ылы жү реді.

Егер мембранада бір мезгілде жай жә не жең ілдетілген диффузия қ атар жү рсе, онда мембрана арқ ылы заттарды тасымалдау жай диффузия ағ ыны мен жең ілдетілген диффузия ағ ынының қ осындысына тең болады (4- сурет). Жалпы жең ілдетілген диффузия жылдамдығ ы 10^-4 ион/с тең. Графиктен, мебрана арқ ылы жең ілдетілген диффузия кө мегімен зат тасымалдау қ арқ ыны ө те жоғ ары болатындығ ы кө рініп тұ р.

J

С

Кей оқ улық тарда ион тасымалдағ ыштарды ионоформ деп атайды. Ионоформның сырты полярсыз молеулалар тобымен қ апталғ ан, сондық тан ол мембрананың гидрофобты аймағ ында жатады, ішкі қ абатында иондарды қ осып алуғ а арналғ ан полярлы молекуламен қ апталғ ан бос қ уыс бар. Ионоформдардың басым кө пшілігі микроағ залардан алынғ ан, бірақ синтетикалық жолмен алынғ андар да кездеседі.

Мембрана арқ ылы зат тасымалдау қ ұ былысын зерттеген Борнның тең деуіне сә йкес, мембрана қ абаты арқ ылы иондарды тасымалдауғ а қ ажетті энергия шамасы ионның радиусына кері пропорционал.

=

мұ ндағ ы, DW- ион тасмалдағ ыш жұ бының энергиясы, r- ион радиусы, b- тасымалдағ ыштың радиусы, e_M – мембрананың диэлектрлік ө тімділігі, e_n – тасымалдағ ыштың ішкі сферасының диэлектрлік ө тімділігі.

Тасымалдағ ыш ионды қ осып алғ анда пайда болғ ан жұ птың радиусы артады, жоғ арыдағ ы тең деуге сә йкес тасымалдау энергиясы азаяды. Жү ргізілген есептеулер тасымалдағ ыш арқ ылы калии немесе натрии иондарын тасымалдауғ а 15 кДж/моль энергия жұ мсалатындығ ын кө рсетті, ал жай диффузия кезінде, тасымалдағ аштың кө мегінсіз аталғ ан иондарды тасуғ а 250-300 кДж/моль энергия жұ мсалады екен.

Тасымалдағ ыштардың кө пшілігі нейтралды(зарядсыз) кү йде болады, олар ортадан ионды қ осып алып, зарядталғ ан жұ пқ а айналады, ал кейбірі керісінше зарядталғ ан болып келеді, мысалы нигерицин, ол ө зіне ионды қ осып алып нейтрал кү йге кө шеді.

Ақ уыз тасымалданатын заттарды ө зіне қ осып алып диффузияланады. Бұ л қ ұ былыс валиномицин арқ ылы калии ионын тасымалдауда толық анық талғ ан. Жү ргізілген ғ ылыми зерттеулер мына жағ дайды кө рсетті, валиномицин ө зіне калии ионын қ осып алып, липид қ абатында еритін қ омплекс қ ұ рап, мембрананың екінші жағ ына ө теді де, калии ионын босатады, ө зі қ айта орнына келеді.

3. Эстафеталық тасымалдау. Мембрана қ абатында орналасқ ан тасмалдаушы ақ уыздар тасымалданатын затты бір біріне жеткізу арқ ылы іске асырады.

4. Осмос. Жасуша мембранасының жартылай ө ткізгіштік, яғ ни кей заттарды ө ткізетін, мысалы су молекуласын, ал кей заттарды ө ткізбейтін қ асиеті бар. Осмос деп су молекуласының концентрациясы кө п ортадан (бұ л ортада еріген зат концентрациясы аз) аз ортағ а (еріген зат концентрациясы кө п) қ арай мембрананың жартылай ө ткізгіштік қ асиеті нә тижесінде тасымалдануын атайды. Мына мысалды талдайық: ыдыстың бір бө лігінде концентрациясы 40%, екінші бө лігінде 60% болатын тұ з ертіндісі бір бірінен ө ткізгіштігі тұ з ү шін 0 тең, ал суды ө ткізетін қ алқ ан арқ ылы бө лінген болсын делік, егер қ алқ анды алып тастасақ, онда 1 бө ліктен су молекулалары 2 бө ліке қ арай тасымалданады НЕГЕ? Ө йткені 1 ортада (40 пайыз тұ з, 60 пайыз су) су молекуласының концентрациясы 2 ортағ а (60 пайыз тұ з, 40 пайыз су) қ арағ анда кө п, сондық тан су молекуласының тасымалдануы 1 ортадан ден 2 ге қ арай жү реді.

Су молеулаларының ә серінен пайда болатын қ ысым осмостық деп аталады. Осмостық қ ысымдары бірдей ертінділерді изотондық деп атау келісілген. Ағ за сұ йық тығ ының осмостық қ ысымы физиологиялық ертінді қ ысымына тең, сондық тан оны ағ за сұ йығ ына салыстырғ анда изотондық ертінді болып табылады. Егер ертіндің осмостық қ ысымы басқ а ертіндінің осмостық қ ысымынан жоғ ары болса ондай ертіндіні гипертондық, керісінше болса, оны гипотондық ертінді деп атайды. Адам қ анының осмостық қ ысымы 0, 76-0, 78 МПа аралығ ында жатыр, ал 0, 86% NaCl физиологиялық ертіндінің осмостық қ ысымы да дә л осындай.

Егер эритроцит жасушасын дистилляциоланғ ан суғ а салсақ, онда су молекулалары оның ішіне еніп, жасуша ісінеді, оның порлары кең іп, оның ішіндегі барлық заттар сыртқ а шығ ып, жасауша мембранасы толығ ымен суғ а толады. Осылайша алынғ ан мембрана қ абық шаларын зерттеуге ың ғ айлы. Егер жоғ арыда аталғ ан эксперименте эритроцитің ішіндегі заттар сыртқ а шық паса, онда ол ісініп, жасауша жарылып кетер еді, мұ ндай қ ұ былысты «осмостық шок» деп атайды. Мұ ндай жағ дай ағ за кө п мө лшерде тұ зды ерітінді қ абылдағ ан кезде байқ алалы.

Керісінше жасаушадағ ы су молекулалары толығ ымен сыртқ а шық са, яғ ни ағ заның сусыздануы байқ алса, онда жасуша жиырлып, оның жансыздануы орын алады, яғ ни жасуша ө мір сү руін тоқ татады. Мұ ндай қ ұ былыс «коллапс» деп аталынады. Қ ан тамарлар жү йесіндегі қ анның осмостық қ ысымын тұ рақ ты дең гейде реттеп отыратын арнаулы альбумин деген ақ уыз бар. Ағ задағ ы коллапс қ ұ былысы кө п қ ан кетудің ә серінен емес, қ анның осмостық қ ысымының бірден тө мендеуінен байқ алады екен, сондық тан кө п қ ан жоғ алту кезінде ағ зағ а инерті жоғ арымолекулалы қ ан ауыстырғ ыштарды салады, нә тижесінде қ анның осмостық қ ысымы ө з дең гейіне келеді.

5. Фильтация (сү зу, сү згі) деп гидростатикалық қ ысым градиенті есебінен су молекулаларының мембрана порлары арқ ылы тасымалдануын атайды. Су молекулаларының тасымалдану жылдамдығ ы Пуайзель заң ы бойынша жү реді: dV/dt = P₁ – P₂/w, мұ ндағ ы dV/dt- суды тасымалдау жылдамдығ ы, w- гидравликлық қ ысым, ол w = 8 l h/pr⁴ тең, l - пор ұ зындығ ы, r- оның радиусы, h- судың тұ тқ ырлдық коэффициенті. Фильтрация қ ұ былысы қ ан тамырлары арқ ылы су молекуласын тасымадануда маң ызды орын алады, кейбір патологияларда фильтрация кү шейіп нә тижесінде дене ісінеді.

Активті тасымалдау(АТ). Егер мембранада тасмалдау тек пассивті тү рде жү ретін болса, онда мембрананың ішкі жә не сырты ортадағ ы иондар концентрациясы тең есер еді, бұ л жасуша ү шін ө те қ ауіпті жағ дай, сондық тан мембрана орталарындағ ы иондардың концентрацияларын ә р тү рлі болуын қ амтамасыз ететін механизм де болуы тиіс. Ол активті тасымалдау нә тижесінде іске асады жә не заттар концентрациясы аз ортадан концентрациясы кө п ортағ а қ арай, яғ ни градиентке қ арсы бағ ытта тасымалданады, ә рине мұ ндай тасымалдануғ а энергия қ ажет. Осы мақ саттағ ы энергия кө зі болып аденозин трифосфат қ ышқ ылы молекуласының (АТФ) ыдырау кезінде бө лінетін энергиясы қ олданылады (5 сурет).

3 Na⁺

2 K⁺

3 Na⁺ 2 K⁺

5 сурет

Ғ ылыми тә жірибе негізінде АТФ бір молекуласы ыдырағ анда бө лінетін энергия арқ ылы сыртқ ы ортағ а 3 натрии ионын, ішкі ортағ а 2 калии ионын тасымалдауғ а жететіндігін кө рсетті. Тасымалдағ ыш ақ уыз АТФ молекуласынан бө лінген энергияның есебінен бір жағ ымен сыртқ ы ортадан 2 калии ионын, ішкі ортадан 3 натрии ионын қ осып алып, мембрана қ абатында 180⁰ бұ рылып, натрии ионын сыртқ ы ортағ а, калии ионын ішкі ортағ а жеткізеді, онан соң ақ уыз қ айта ө з орнына келеді.

АТФ энергиясы арқ ылы зат тасымалдайтын осындай ақ уыздарды иондық насостар деп атайды. Қ азіргі кезде толық зерттелген осындай ү ш тү рлі электрогенды насостар белгілі, олар: калии-натрии насосы (3 натрии ионын сыртқ а, 2 кали ионын ішке), кальции насосы (2 кальци ионын сыртқ а) жә не протон насосы (2 протонды сыртқ а)

Осындай тасымалдау арқ ылы жасуша ішкі ортада калий ионының концентрациясын жоғ ары дең гейде, ал натрии ионынын тө мен дең гейде ұ стап тұ рады. Активті тасымалдау кезінде мембрананың талғ ампаздық (селективті) қ асиеті сақ талады.

Заттар мембранадағ ы иондық каналдар арқ ылы да тасымалданады. Мембрана қ абатындағ ы орналасқ ан ақ уыз молекулалары мен липидтер саң лаулар (пор), яғ ни иондық каналдар жасайды. Мұ ндай индық каналдар арқ ылы мембранағ а су молекулалары мен ірі иондар тасымалданады. Каналдар мембрананың ө ткізгіштік коэффициентін жоғ арылатады, канал кө п жә не олардың радиустары ү лкен болғ ан сайын мембрананың ө ткізгіштігі де артады. Каналдардың тасымалданатын заттарды таң дап ө ткізетін қ асиеті бар. Ә р иондық канал ө зіне тиісті ғ ана ионды немесе затты ө ткізеді, яғ ни натрии каналы негізінен натрий ионын, калий каналы тек калии иондарын ө ткізеді. Сонымен қ атар каналдардың заттарды ө ткізуі олардың зарядына байланысты болады, мысалы катиондарды ө ткізетін канал аниондарды ө ткізбейді, керісінше аниондарды ө ткізетін канал катионды ө ткізбейді. Каналдар ө зіне тә н емес иондарды да ө ткізеді, бірақ ол заттар ү шін каналдың ө ткізгіштігі ө те тө мен, мысалы натрии каналының калии ионын ө ткізуі натримен салыстырғ анда 20 есе тө мен.

Мембранадағ ы каналдарды кейбір қ осылыстар арқ ылы жауап тастауғ а болады екен, мысалы тетродотоксин молекуласы натрии каналын, тетраэтиламония молекуласымен калии каналын жауап тастайды. Мұ ндай ә дістер медицинада кө п қ олданылады, мысалы ота жасағ анда, тіс жұ лғ анда қ ажетті аймақ ты жансыздандыру осы қ ұ былыстардың арқ асында орындалады.

1842 жылы Э.В.Брюкке қ уық қ алтасындағ ы суды тасымаладауды зерттеу нә тижесінде тірі ағ за ұ лпаларында зат тасымалы саң лаулар (пор) арқ ылы жү ретіндігін жобалағ ан болатын. Брюкктің бұ л гипотезасы тек жү з жылдан кейін Ходжикин мен Хакслидің (1952), Девсон мен Даниеллидің (1955) ғ ылыми жұ мыстары жә не Хладни мен Хайдонның (1970, 1972) жасанды липид биқ абатына орнатылғ ан грамицидитті(ақ уыз) каналдың қ асиетін зерттеулері нә тижесінде дә лелденді.

Қ азіргі заманғ ы концепция бойынша мембранадағ ы иондық каналдар деп липид биқ абатын тесіп орналасқ ан, электрохимиялық потенциалы аз жақ қ а қ арай зат тасымалын қ амтамасыз ететін интегралды ақ уыздарды (олардың комплексін немесе гликопротеид) атайды. Иондық канал арқ ылы зат тасымылының ө ткізгіштік коэффициенті 10^-8 – 10^-9 м/с тең, бірақ бұ л шама судағ ы еркін диффузия арқ ылы иондарды тасымалдаудан 5-6 есе тө мен.

Хилле 1977-84 ж.ж. аралығ ында жү ргізген зерттеулері нә тижесінде иондық каналдың мынадай моделін ұ сынды: иондық каналда селективті сү згі (фильтр) жә не «қ ақ па» тә різді механизм бар. (6- сурет).

6 сурет. 1 - липидті биқ абат, 2- кернеу сенсоры, 3- қ ақ па, 4 - селективті фильтр 5- ақ уыз макромолекуласы, 6-кө мір сулар, 7- пор,

Селективті сү згі канал арқ ылы тек белгілі бір заттарды ө ткізу немесе оларды басқ алардан бө ліп алумен айналысады. Бірақ мұ ндай ион каналының ө лшемі (радиусы, кең дігі) ө згермейді, мембрананың ө ткізгішті ә р уақ ытта тұ рақ ты, ө згеріссіз қ алады.

Мембараның ө ткізгіштігі «қ ақ па» механизмі арқ ылы реттеледі. Иондық каналдың «қ ақ пасы» ақ уыз комплексінен қ ұ ралады, «қ ақ паның сыртқ ы механохимиялық жә не т.б. ә серлерден «бұ ралатын» немесе «кері бұ ралатын» қ асиеті бар, соның нә тижесінде ақ уыз комплексінің саң лауы тарылады немесе кең ейеді, яғ ни «қ ақ апының» ө ткізгіштігі ө згеріп тұ рады.

Ақ уыз комплексіндегі канал саң лауының ө лшемі тасымалданатын зат ө лшемімен шамалас болып келеді. Канал жабық не толық ашық кү йде болады жә не ол арқ ылы зат бір жақ ты бағ ытта тасымалданады, соң ғ ы кү йде зат тасымалдау қ арқ ыны максимал дең гейінде жү реді. Мысалы, натрии жә не калий иондарын тасмалдау жылдамдығ ы 10⁷ ион/с тең.

Мембрананың нақ ты бір зат ү шін ө ткізгіштігі берілген уақ ыт мезгіліндегі ашық тұ рғ ан ион каналдарының санын тә уелді екен. Мембрананың ө ткізгіштігі мына ө рнекпен сипатталады: p= npr²D/ l, мұ ндағ ы n- мембрананың бірлік ауданына сә йкес келетін ашық канал саны, r – канал радиусы, D- заттың судағ ы дифузия коэффициенті, l- каналдың ұ зындығ ы(ол мембаран қ алың дығ ығ на тең).

Иондық каналдардың «қ ақ паларының» ашық, не жабық кү йде болуын реттейтін бірнеше факторлар бар. Егер канал «қ ақ пасының» кү йі мембранадағ ы потенциалдың ө згеруіне байланысты болса оны потенциалғ а тә уелді каналдар деп атайды. Мұ ндай каналдағ ы «қ ақ паның» кү йі мембранадағ ы кернеу ө згерісін сезгіш жү йе (сенсор) арқ ылы реттеледі. Сенсор канал қ ұ рылымына енетін ақ уыз комплекісін қ ұ райтын аминоқ ышқ ыл қ алдық тарынан қ ұ ралғ ан байланысқ ан зарядтардан тұ рады. Мысалы, потенциалғ а тә уелді натрий каналында кернеу сезгіш жү йе - сенсор аминоқ ышқ ыл қ алдық тарынының (гистидилом, лизилом, аргинилом жә не т.б.) катиондарынан қ ұ рылғ ан.

Иондық каналдардың екінші тү рі потенциалғ а тә уелсіз болып келеді. Мұ ндай каналдардың ө ткізгіштігі мембранадағ ы потенциалдың ө згерісінен емес, керісінше басқ а тү рдегі, мысалы, химиялық, механикалық, сә улелік жә не т.б. ә серлерден туындайды. Потенциалғ а тә уелсіз каналдардың «қ ақ паларының» кү йі сыртқ ы ә серлерді қ абылдайтын мембрандағ ы тү рлі рецепторлардан келетін «ақ паратарғ а» байланысты болады. Рецепторлардан келетін ақ парат жасуша аралық сигналдар жү йесі арқ ылы мембранадағ ы «қ ақ пағ а» жеткізіледі, ол ө з кезегінде ақ парат мә ліметіне байланысты «қ ақ паны» ашады немесе жабады. Иондық каналдардың мұ нан да басқ а тү рде жұ мыс істейтіндері бар екендігі анық талғ ан.

Иондық каналдардың тағ ы бір маң ызды қ асиеті ионның тү рі мен оның химиялық қ ұ рылымын ажырата алуы. Иондық канал талғ ампаздығ ының табиғ атын білу жасушаның электрлік белсенділігінің молекулалық механизімін анық тауғ а мү мкіндік береді. Иондық талғ ампаздық туралы бірнеше гипотезе бар.