Рецептор IP₃ в духе Ли–Ринцеля: цитозольный Ca²⁺, запас ЭПР, кальций-индуцированное высвобождение, насос SERCA, потоки и фазовый портрет Ca–h.
Это single-cell модель временных кальциевых осцилляций. Пространственные calcium waves требуют diffusion/coupled cells; здесь ER store масштабирован, чтобы поместиться на графике cytosolic Ca.
Графики
О модели
Цитозольный кальций может осциллировать: IP₃ открывает каналы эндоплазматического ретикулума, вышедший Ca²⁺ усиливает высвобождение, затем канал инактивируется, а насос SERCA закачивает ионы обратно. Компактная модель рецептора IP₃ в духе Ли–Ринцеля для клетки без пространственной структуры: цитозольный кальций c, запас ЭПР c_ER = (c0 − c)/c1, медленные ворота h. Осцилляции — в среднем окне IP₃: низкий уровень — покой, промежуточный — повторные импульсы, высокий — повышенный стационар. На экране — c(t), запас ЭПР, потоки высвобождения и SERCA, фазовый портрет (c, h). Пространственные кальциевые волны требуют диффузии между областями; здесь только локальный осциллятор.
Для кого: Клеточная физиология и биофизика: кальциевый сигнал, рецептор IP₃, предельный цикл.
Ключевые понятия
рецептор IP₃
эндоплазматический ретикулум
насос SERCA
модель Ли–Ринцеля
кальций-индуцированное высвобождение
фазовый портрет
ворота инактивации
Как это работает
IP₃ открывает рецепторы ЭПР, Ca²⁺ усиливает высвобождение (кальций-индуцированное высвобождение), но высокий цитозольный Ca медленно снижает ворота h. Насос SERCA возвращает Ca в ЭПР. В среднем окне IP₃ возникает предельный цикл: графики c(t), запаса ЭПР, потоков высвобождения и откачки и фазовая петля (c,h).
Основные формулы
dc/dt = c₁(J_IP3R + J_leak) − J_SERCA, dh/dt = (h∞(c,p) − h)/τ_h, with c_ER = (c₀ − c)/c₁. IP₃ and Ca activate release; high Ca lowers h.
Часто задаваемые вопросы
Почему кальций осциллирует, а не просто выходит на стационар?
Кальций усиливает собственное высвобождение из ЭПР, но с задержкой инактивирует этот канал через ворота h. Насос затем снижает цитозольный Ca и пополняет запас, ворота восстанавливаются, и может начаться новый импульс.
Это пространственные кальциевые волны?
Нет. Здесь одна клетка без пространственной структуры. Волны требуют диффузии и связи между областями; локальный осциллятор высвобождения и восстановления — их основа.
Что смотреть на фазовом портрете?
Замкнутая петля на плоскости (c, h) — предельный цикл: быстрое высвобождение поднимает c, h медленно падает, канал закрывается, затем c падает, а h восстанавливается.