Исследование каналов биологических мембран
В 1998 году Родерик Маккиннон (Roderick MacKinnon) с коллегами смог получить
трёхмерную молекулярную структуру биологического калиевого канала с помощью
кристаллографии и раскрыл селективность канала, а именно – почему в момент
прохождения нервного импульса канал пропускает только ионы калия, а более мелкие
ионы натрия, которые также имеют положительный заряд, не проходят.
Маккиннон с помощью выращенных им же кристаллов белка калиевого канала смог экспериментально объяснить этот феномен.
Рентгенограмма созданной им структуры показывала в мельчайших деталях, как работает калиевый канал, как он обеспечивает практически беспрепятственный перенос ионов калия, и в то же время задерживает более мелкие ионы натрия.
Вообще-то ещё со времён открытия теории диссоциации известно, что все ионы в растворах окружены толстым слоем воды, и нужны некоторые усилия, чтобы сбросить её. Напомним, что и калий, и натрий являются очень активными щелочными металлами, у каждого из атомов есть по одному валентному электрону, с которыми они легко расстаются и превращаются в ионы. Различие лишь в том, что у натрия этот электрон находится на 3-й орбите, а у калия на 4-й. Вследствие этого обстоятельства, калий сравнительно легко сбрасывает с себя окружающие его молекулы воды и проскакивает через мембранный канал. С натрием же дело обстоит иначе, он хотя и меньше калия, но не в состоянии скинуть водяную рубашку. А вместе с рубашкой натрий просто слишком велик, чтобы пройти канал.
В 2003 Родерику Маккиннону вместе с П.Эгром присуждена Нобелевская премия «за открытия, связанные с ионными каналами в клеточных мембранах: за изучение структуры и механизма действия ионных каналов».