心電図を読むのが好き！コミュのイオンチャンネルの選択性

皆さんのお知恵を拝借したいと思います。

さて、イオンチャンネルには、選択性を持つものがあります。たとえば、Ｋチャンネルは、Ｋイオンを通しますが、Ｎａイオンはほとんど通しません。Ｎａイオンは、Ｋイオンと同じ１価の陽イオンで、Ｋイオンよりも小さいのに、Ｋチャンネルを通ることができないのです。不思議ですよね。

この選択性は、下の図のように、Ｋイオンでは大きさがぴったりで安定するけれど、Ｎａイオンでは酸素原子が遠いために、安定しないのだと説明されています。
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=mboc4&part=A2027&rendertype=figure&id=A2037

これを説明するのに、比喩を使おうと思うのです。つまり、「ＡとＢの性質はほとんど同じで、大きさだけがちがう。Ａの方がＢより大きい。にもかかわらず、Ａだけが通れる通路」というものの例を、現実世界の理屈だけで説明してみたいのです。

たとえば、「大人と、子供がいる部屋に外部への通路があるが、その通路はなぜか大人しか通れない。それはどんな通路だろうか？」という疑問に、上手な説明をしてみようというのです。どんな説明にしたら、みんな納得するでしょうか？いいアイディアがあったら教えてもらえませんか？

コメント(31)

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[1] mixiユーザー 10月21日 00:23

あほがばればれなのですが、復習の為にとトライ！

６年ほど前の解剖生理のクラスで習った記憶があったので、本を引っ張り出してきました。

Action Potentialsの所でしょうか？？？

[2] mixiユーザー 10月21日 15:56

医学的なことではなく、比喩の例ですよね？

なら、通行手形と関所の関係とか、18禁の映画館とか

。

比喩しすぎですか？

[3] mixiユーザー 10月21日 21:07

＞華ばなさん

そうそう。活動電位のところですよ。

＞ふかぽんさん。

たしかに、決まりごととか、常識とかでもいいんですけどね。もうすこし普遍的なものがいいなあ。時代とか、民族とか、言語とかを超えて、当てはまるようなものですね。

[4] mixiユーザー 10月21日 21:17

僕の考えた例を言いますと、

通路の入り口には高い壁があって、そこを越えなければならない、だから、大人は通ることができるが、子供は通ることができない。

とかね。でも、これもちょっと今ひとつのような気がするんですよね。

[5] mixiユーザー 10月21日 22:52

３，４のふだちんさんのコメントを読んで、
私のもイマイチかな～と思ったのですが、
一応コメント書き込んでみます。

1：プール
男性は、男性更衣室を経てプールへ入る。
女性は、女性更衣室を経てプールへ入る。

これだと、「この時間は、男性を優先的に入れる」等の条件付けで、
イオンの流入、流出の説明もしやすいかな？と思いました。

2：
部屋の入口の扉は重いので、
大人は力があるから開けられるけど、
子供は、力不足で開けられない。

というのは、いかがでしょうか？？

[6] mixiユーザー 10月21日 22:57

イメージぴったりの写真がみつからなかったのですが、写真のような筒状の通路を上っていくような遊具（イオンチャンネル）があります。で、中には足場（酸素原子）が4つ突き出ています。大人(K+）は手足が届くのでそこを足場にしてよじ登れますが、子供(Na+)は手しか届かないので登れない。お相撲さん（もっと大きなイオン）は筒に入れない・・・ってのはどうでしょうか？
何か自分で書いていてもイマイチですが。

[7] mixiユーザー 10月22日 06:47

こんにちは。少し、説明させていただきますね。イオンチャンネルの専門家ではないので、ところどころ不正確な記述があったら、申し訳ありません。

まず第一に、ふだちんさんの純粋な疑問は、とても素晴らしい視点で、非常に率直かつシンプルであり、なおかつ、深遠な問題提起だと思います（上から目線のように聞こえたら、申し訳ありません）。

このような率直でシンプルな疑問点をスタートにし、より記述可能で、ちょっと気の利いた科学的な問題提起に書き換え、具体的な解決の方法を思いつき、ありとあらゆる道具を使い、その難問を解き明かしたときに、科学が前進していくものなのだろうな、と考えています。

まあ、とやかく私などが説教をたれるよりも、ダイレクトにその答えに迫った天才達の、生の言葉で勉強された方が感動的だと思いますので、まずは、次のビデオ・レクチャーをご覧下さい。

http://nobelprize.org/mediaplayer/index.php?id=550

2003年にノーベル化学賞を受賞したRod MacKinnonの講演録です。私も、１０余年前に始めて彼のレクチャーを聞いたとき、専門外ながらも大変感動し、「この人は将来ノーベル賞を取るだろうな」、と思っていたら、本当にそうなっちゃったんで、ビックリしました。

さて、この人は、ふだちんさんと全く同じシンプルな疑問を若い頃に抱いたわけなのです。イオンチャンネルって、穴がpassiveに開いているだけなんだけれど、単純に穴だけの構造だったら、ふだちんさんのおっしゃるように、大きいKイオンを通すKチャネルは、小さいNaチャネルも通さないといけないはずだ。

しかし、実際には非常に選択性は高い。単なる、単純な穴だけの構造ではないはずだ。

そう言った、単純なテーマを、彼は、もう少し気の利いた科学的な記述に置き換えました。つまり、「強い選択性と、高い通過性という、一見矛盾する２つの機能を、どういう構造で実現しているのか？」　これを、世にも美しい、練りに練られた構造解析で、見事に解き明かして、ノーベル賞を取った訳です。

英語の苦手な方のために、かいつまんで講演録の要点をピックアップしますと、Kチャンネルには、ゲートの開閉部と、選択性フィルターの２つの部分があります。

開閉部は、比較的広く、Kイオン（通常は８つの水の分子に囲まれています）が、水分子を従えたまま、すっぽりと入ることが出来ます。

選択性フィルターの部分が、実はチャネルのような構造になっているんですが、（ここ大事）、驚くべきことに、このチャネルの部分は、（まず、ちょっと狭くて、水分子の「服」を脱ぎ捨てた単独のKイオンじゃないとフィットしないのですが）、チャネルの壁をつくるアミノ酸が、+チャージの残基を８つKイオンに向けて伸ばしているんですが、まさに、８つの水分子に囲まれていたそのままの格好で、+チャージをKイオンに向けているんです。で、１つのチャネル（選択性フィルタの部分）に４つのKイオンが、ぴったりと配列するスポットがあります（通常は４つのうち、２つだけoccupyされ、これがサイクルのように回って、Kイオンを通過させている）。

（つづく）

[9] mixiユーザー 10月22日 07:23

（つづき）

言葉だと分かりにくいですかね？まあ、要は非常に完璧なまでにぴったりとKイオンにフィットする構造ですから、Kイオンの代わりに、Naイオンを入れてやるとどうなるか、というと、このチャネル（選択性フィルター）は、collapse（虚脱）してしまうんです。一応、ここまでが、ノーベル賞の講演録までの時点での、選択性にかんする説明。まあ、実際には、もっと上手に説明しておられますんで、一度ビデオに目を通してみてください。

（ここから余談）その後どう理解が進んでいるのかは、最近あまりフォローしてないんですが、実は、Kイオンがまとっている、８つもの水分子の「服」を、脱がせて挙げなきゃ、選択性フィルタ（チャネルの最狭部）には入っていけないんですよ。ですから、おそらく個人的な予想からは、きっと、ゲートの開閉部にも、水分子の服を上手に脱がせるような、メカニズムがあり、それも、Kイオンのサイズにジャスト・フィットな構造で、 K>>>Naの選択性に寄与してたり、なんて話もあるのかなあ、と想像しています。

まあ、たとえ話ですが、私としては、Wistarさんの写真のような、筒状の遊具に近い構造を思い浮かべますが、でも、実は木で出来た rigid（強固）な筒ではなく、布、とは言わないけれど、collapseしやすい構造になっている。しかも、一人一人筒に入るのではなく、前後一列にですが、４人入れるスペースがある。．．．んだけど、２人ずつはいる。しかも、常に２人はいっている。というあたりの事も、実は、筒をcollapseさせないための工夫もあるのかも。Wistarさんの、子供と大人の例えを拝借すると、大人が２人入っていさえすれば、筒を上手くささえてcollapseしないが、子供が入ると、小さすぎて、筒がcollapseしてしまう。みたいな。

あと、８つの水分子の服の脱ぎ捨て、というのは、私が勝手に選択性に関係しているかも、と予想しているだけなので、授業で出すのは適切で無いかもしれませんが、もしも例えを挙げるなら、筒の入り口に針が飛び出していて、大人の着ぐるみ（エアーが入っています）は、針でパチンと割れて、大人は筒に入っていけるけど、子供の着ぐるみは、（子供＋着ぐるみが小さすぎて）、針が届かないので、子供は逆に、着ぐるみごと、筒の入り口につっかえてしまう、みたいな感じかなあ。

長文、失礼しました。

[10] mixiユーザー 10月22日 07:36

私のイメージ（大雑把が売りですので、かなり大味です

）

細胞内は文系クラス（ほとんど女子）、廊下には、入ってみたい男子生徒（下級生）がゾロゾロ。
そこへ通りかかった先輩が「なんだ？お前たち、入りたいのに勇気がないのか。情けないなぁ」と登場。「ほら、入れ」と扉をガバー！男子がドーっと入ってきて、ビックリした女子はワーッと逃げる。女子の黄色い声が電気(笑)
しばらくすると、女子冷静になり、「なんで私たちが逃げなきゃいけないのよ

」で、男子を追い出す。

やっぱりオンナは強かった…という感じで

[11] mixiユーザー 10月22日 07:42

（つづき）

本題の、たとえ話の部分ですが、ふだちんさんの４．のご説明や、Karoiさんの２つ目の例は分かりやすくて、面白いとおもいました。

ちょっと難しいのが、実は、これもMacKinnonがテーマとして疑問に思ったスターと地点なんですが、「強い選択性」に関しては、４．や５．の説明でぴったりだと思うのですが、これでは、「高い通過性」とは言えないモデルになってしまいそうですね。ご存知だと思いますが、openの状態のKチャンネルの透過性というのは、ほぼフリーにイオンが通過・拡散できる、poreのような、高い通過性をもっているんです。

何か、ちょうど良い例えもありそうな気もするんですが。。。
もう少し、私も考えて見ます。

[12] mixiユーザー 10月22日 22:19

＞ビンゴさん

あなたのおっしゃるとおり、僕が自分の比喩で気に入らないのは、通過性を制限しているからなんです。

５のKaroiさんのものも、６のWistarさんのものもそうなんですが、一生懸命、エネルギーを使って通過しようとしていますよね。これは、本物のチャンネルとはだいぶ違いますよね。もっと、すうっと通ってほしいんですよ。

ビデオを見ました。とてもよいレクチャーですね。これを見たら、比喩なんか使わずに、きちんと説明するのがいいのかなあと、反省させられました。でも、このかなり絞った内容でも４０分かかってますものね。やっぱり、簡単に理解できる上手な比喩があるといいなあ、とも思います。

[13] mixiユーザー 10月22日 22:50

大人にとっては、部屋の中にいる時とまるで同じようにすーっと何の苦労もなく通ることができるけれども、子供にとっては、部屋の中にいる時と比べると、通るのがとても大変でひどく体力を消耗してしまうのでとても通る気にならない、というような通路。　それは、いったいどんな通路？

[14] mixiユーザー 10月23日 00:41

細胞内外のイオン濃度差（KだけでなくNa･Caも含めた総和）や膜電位も関係しますが、とりあえず比喩ということを前提に挙げてみます。

おおまかには、チャネルが機能するための機構として「フィルター」、その対象に「KとNaイオン」、結果的には「大が小を兼ねない」という事象。あとは、駆動力として「濃度勾配（Kチャネルなので受動輸送と解釈します）」ですね。

>>12 にある「エネルギーを使って通過」ですが、おそらく対象分子に意思を持たせた表現のため、イメージが合わないのかもしれません。その場合、意思を持たせるべきはフィルターでしょう。
（この場合のselectやfilterの主語はK channelですから……）

もっとも簡単なのは、上下左右にある4つのスイッチを同時に押したときしか開かない電動ドア……といった感じでしょうか？
大人なら両手・両足を伸ばせばスイッチを同時に押せるが、子供はせいぜい2つしか押せないくらいのボタン配置で。
しかもこの場合、どれだけ頑張っても通れるのは大人だけです。
語弊のないよう補足しますが、「頑張る」とはエネルギーを駆使した能動性を意味するのではなく、「どんな体勢になろうとも、身体が小さい以上は諦めざるを得ない」という物理的限界を意味します。筋力ではなく体格という「大きさ」のみで決まってしまう結論としては、悪くないと思いますが……いかがでしょう？

IK1チャネルのように複数の「ゲート機構」を有する場合は、ドアの開いている時間と閉じている時間を調節するアルゴリズムを備えたドアといった感じでしょうか……。

さらに条件を複雑にすれば、電位依存性チャネルの場合も当てはめることができますが、まずはモデルとして妥当か、ご意見いただければ幸いです。
（機械ですから、1/1000くらいの確立で誤作動してしまうかもしれません……コレは現実的な数値で）

[15] mixiユーザー 10月23日 01:57

とっても参考になって勉強になります。
（ここで皆様と議論する教養は無なのですが。。。）

コメントする前に、このチャンネルについて理解しようと思って、昔の教科書とビンゴさんの貼られたレクチャーをみて考えていたのですが、（アメリカの大学のRNが取る解剖生理のところのレベルなので、たいしたレベルではないですが、）

NaがInに入って、Kチャンネルが開いて外にKを出す。なぜ、Naを通さないのか？OHの数が違うから、ボルトがちがうから、引っ張られない。じゃあ、そのボルトって、そう言えばテストに出た。などなど、色々考えていたら、こんがらかってきました。

と、考えていたら、細胞の中に、Naを取り込んでこのNaを何に使うのかな？Kを外に出してそのKはどうするの？と疑問が出てきました。

答えになっていませんが、すみません。勉強できてとても参考になります。

[16] mixiユーザー 10月23日 03:39

>>華ばなさま

細かい点を突付くつもりではありませんが、「Kチャンネルが開いて外にKを出す」という表現は、「Kチャンネルが開くことで外にKが出ていく」としたほうが本質的ではないかと思います。
「出す」という表現は能動輸送（Na/Kポンプ・Na/Ca交換系など）に使うと良いかと……。

Na・Kの移動については、分子そのものではなく、分子の「移動」により大きな意味があります。
陽イオンが細胞内に入る（あるいは陰イオンが細胞外に出る）と、膜電位が浅くなり脱分極します。
これと反対の物質移動があれば、膜電位は深くなり再分極します。
つまり、細胞外に最も多く存在するNaが流入すれば細胞は脱分極し、それに対して細胞内に最も多く存在するKが流出することで細胞は再分極します。

つまり、NaとKの使い道は、その過程（流入・流出）において膜電位を変化させることにあります。
ちなみに洞房結節ではNaではなくCaによって活動電位が立ち上がりますし、心筋と骨格筋での活動電位持続時間の差はCaの流入によるプラトー相の形成に由来します。
その点から、Caについては分子自体の存在意義も大きいと考えられます。
（多くの酵素はCaによって活性化されることも知られています）

明確なお答えにはなっていませんが、疑問点の解消につながれば幸いです。

[17] mixiユーザー 10月23日 03:40

その後、拝見しておりました。皆さんのご意見が、勉強になります。ちょっとだけ、自分の書き込みへの補足と、あと、皆さんのご意見への追加議論みたいなことを。

１．まず、９．の私のたとえ話で、布のようなものによる筒、という例を出したのは、チャネル部が選択フィルタとして働くときに、小さなNaに対しては、collapse（虚脱）することを表現しようと思って出してみました。実際、MacKinnonのレクチャーを聴くと、本人もそういう説明をしているかのように錯覚してしまうのですが、よく考えると、あくまで彼が言っているのは、結晶構造解析の方法論での実験上、チャネル部が虚脱しているかのように見える結果になっている、というだけで、実際に選択フィルタ（チャネル）が、このように働くかというと、分子・原子をリアルタイムに観察する顕微鏡が将来できてみないと、如何とも言いがたいのですよね。ですから、私が出した、布の筒説は、誤解を産む例かもしれません。

まあ、そもそも、静電気力やファンデルワールス力や、ブラウン運動やら、なにやらかにやらの制約が沢山あるミクロの世界を、ほぼ大きさだけに規定されるマクロの世界の例えに持ってくるのは、物凄く難しいことですね。ミクロの世界では前提条件が余りにも沢山あるわけですが、その前提条件を、マクロの世界で、どうやって表現するのかで、皆さん頭を悩ませておられるわけですね。

２．甜瓜氷床＠塚本[燐]さんのボタンスイッチの自動ドアの例。大きさ以外のフィルタ、つまり、（フィルタ側の）静電気力が働く「位置」のファクターの概念の説明としては、素晴らしいと思いました。しかし、気をつけないといけないのは、ご存知かと思いますが、Kチャネルなどでは、ドアの開閉部と、選択フィルタ部は、全く別の構造部からなります。選択フィルタ部で「選択をしている」という概念をドアの開閉に例えたくなる気持ちは山々ですが、もしも、素人の学生さんを相手に、このような例を持ち出してしまうと、あたかも、フィルタの部分自体が、開閉部として働いているかのような誤解を植えつけかねませんよね。実際、（批判と受け取られないでいただきたいのですが）、甜瓜氷床＠塚本[燐]さんの、後半のIK1チャネルの部分のご説明では、あれ？という誤解を生みかねない説明になってしまう可能性もあるかもしれませんね。

チャネルの開閉は、あくまで、開閉部が行う。選択フィルタは、開閉とはまったく別のメカニズムで、選択を行う、そんな例を挙げられると良いのですが。。。
（たぶん、トピ主さんも、それが故に悩んでおられるのだと思います）。

（つづく）

[19] mixiユーザー 10月23日 04:26

（つづき）

３．華ばなさん。オモチャが、電池がないと動かないのと同じように、細胞って、電池で動いている、と考えてみてください。オモチャは、電池に電気が蓄えられているからこそ、その電気の蓄えを放出することで、モーターを回したり、ライトをともらせたり、計算チップを動かしたりして、オモチャを作動させていますよね。細胞も、膜の内外の電気勾配・イオン勾配という形で、電気を蓄え、それを利用して、いろんなモーターを動かしたり、考え事をしたりしてるんですよ。

電気を使い続けたら、オモチャの電池は消耗してしまいますよね？オモチャのばあい、電池を取り替えてあげれば良いんですが、細胞の場合には、取り替えてくれる人はいないので、自分で充電しなければなりません。電気を蓄えるためには、膜の内外に、再び、電気勾配・イオン勾配を作り直さないといけないんです。つまり、NaやKを、勾配に逆らって、くみ出し（汲み入れ）しないといけないんです。この役割をしているのが、ビデオの冒頭にも話しが上っていましたが、「ポンプ」です。Naポンプ、Kポンプ、NaとKの交換ポンプ、などなど、いろいろあります。

ポンプは、電池を充電する側。チャネルは、電池を放電して、利用してあげる側。逆の働きをする、２つのチームがあるわけです。

で、利用する側の、チャネル。どんな感じに利用するか、というと、例えば心筋や骨格筋の細胞では、Kだけを細胞外に放出したり、Naだけを細胞内に流入させると、細胞膜の「電位」が変わります（電池を放電しつつある状態）。それに応じて、今度は、細胞内にカルシウムが流入して、結果的に筋肉が収縮したり、とか。などなど、まあ、およそ、考えられる、ありとあらゆる細胞の機能に利用されています。

さて、次は、「充電」の話し。充電するには、ポンプが必要で、ポンプを回すのには、エネルギーが必要です。細胞が実際に作り出すのは、ATPという化学エネルギーなんですが、なんと、合成されたATPの６割以上は、膜上のNa-K-ATPase（ポンプ）をまわし、電気・イオン勾配を保つのに使われている、と言われています。

心臓は、冠血流がとまって１５分もすれば、非常にヤバイことになりますよね。脳も、脳血流が遮断され、５分もすれば、非常に不味い事になりますよね。つまり、これらは、すべて、心臓や脳への酸素が遮断されるからなのですが、細胞に供給される酸素は、ミトコンドリアでATPをつくるのに不可欠で、 ATPは、細胞の膜内外のイオン勾配を保つのに、不可欠なんです。脳や心臓のように、常に活動している臓器では、電池の寿命、電池を再充電させるための ATPの備蓄は、せいぜい５分～１５分、ということです。まあ、他の「普段は怠けている」臓器（皮膚とか骨格筋とか）は、もっと持ちますが。。。

なんか、いろんな人の書き込みにレスつけちゃって、すみません。トピ主さまや皆様との議論を通じて、私自身、とても勉強になります。

長文、失礼しました。

[20] mixiユーザー 10月23日 06:38

初めて書き込みます。

アカデミックかつ本質的で、素人でも何となくわかる論議が
とても面白いです。

イオンチャネルの身近な例ですが、
地下鉄あるいはJRの自動改札機というのはどうでしょうか。

あれは高いところと低いところにセンサーがついていて
大人と子供の大まかな分類をしています。

現実には子供の切符を持った大人が入ると
ゲートが閉まるということなのですが、

逆に考えて、幅がKイオンとぴったりの幅で、
K氏が通るときには両方のセンサーが感知するので
そのまま通れるが、下のセンサーしか感知しない
（Naが通ったとき）にはゲートが閉まる。

というのはどうでしょうか。

[21] mixiユーザー 10月23日 08:35

＞甜瓜氷床＠塚本[燐]さん、しもくさん

僕も、最初、似たようなことを考えました。大人にしか押せないスイッチとか、センサーとかのついた入り口のようなものですね。でも、実際のチャンネルは、開いているにもかかわらず、選択してるわけですよね。できれば、そこのところも再現したいなあと思うのですよ。

Ｋイオンの濃度が低いと、形が変わってしまうんだということは、レクチャーで知りましたが、現実は、ＫイオンとＮａイオンが存在している状況で、Ｋイオンを通しながら選択性を発揮しているわけですから、形は変わっていないわけですね。

ですから、比喩でも、できれば、「動く部分がない」構造での比喩を考えたいと思うんです。

[22] mixiユーザー 10月23日 08:36

大人にとっては、部屋の中にいる時とまるで同じようにすーっと何の苦労もなく通ることができるけれども、子供にとっては、部屋の中にいる時と比べると、通るのがとても大変でひどく体力を消耗してしまうのでとても通る気にならない、というような通路。ただし、その通路には動く部分が一切ない。　それは、いったいどんな通路？

だんだんハードルが高くなりますね。

[23] mixiユーザー 10月23日 09:17

皆さん。大変勉強になって楽しいです。
私のレベルにも親身に答えて頂いて有難うございます。

昔のノートには、Rush into とかFlow into と書いてありました。
出て行くという訳ではないですね。失礼しました。

それから、KやNaは、引き寄せられて、Pull Into and Pull Out と思っていたのです。
記憶が定かでないのと、とんちんかんな事を言ってしまいそうなので、ここで失礼します。（笑）

とてもハードルが高くなりもっと勉強せねば。と思いました。有難うございました。

[24] mixiユーザー 10月23日 10:10

こんなのはどうかしら？

大人も子供も部屋の中では、かならず何かを手に持って移動している。（この何かというのは水分子の比喩です。）大人も子供も手は常に何かをつかんでいたいのだ。

ところで、通路は狭いので、入るときに手に持っているものを離さなくてはならない。通路の中には、つかまるところがまばらに固定されている。（これは酸素原子の比喩です。）その場所は、大人にとっては手を伸ばすとちょうどよいような場所に固定されている。子供にとっては、いくら手を伸ばしてもとどかない位置にある。子供は通路の入り口まで行って、片方の手のものを放して通路のなかにつかむものを探すがとどかないので、通路の中に入ることはない。大人は、ちょうどよい間隔で置かれたものにつかまりながら進むことができる。

どうかしら？

この水分子の代わりの「何か」が具体的なほうがいいかな？

[25] mixiユーザー 10月23日 10:24

構造は、６のWistarさんのにそっくりですね。

[26] mixiユーザー 10月23日 13:19

>ふだちんさま

数年前までイオンチャネルの研究をしていましたが、厳密にはチャネルの「開口」という日本語が本質を損ねてしまっている部分もあるかもしれませんね。

自動改札という表現を拝借すれば、改札の入り口と出口にそれぞれ扉（活性化ゲートと不活性化ゲート）があり、どちらの扉も開いた状態でのみ移動が可能とイメージしています。
つまり、2枚の扉が同時に開いていなければ通れないわけで、入り口では奥にあるもう1枚の扉の状況が分からないために「（手前の扉が）開いている」と言ってしまうわけです。
これでは、仰る「開いているにもかかわらず、選択してる」には説明が弱いでしょうか？

さらに、改札は日本語の分かる日本人のみが通過し、日本語を知らない外国人は中に入る術がないといった感じでしょうか……不適切な表現ではありますが、想像上ということでご容赦ください。

なお、>>24のコメントですが、「つかまりながら進む」というのは、被選択者であるイオンの立場としてどうかなぁ……と感じましたが、わたしの思い過ごしかもしれません。
実際にイオンの移動を経時的に模式化すると、機械仕掛けのアリジゴクに落とされている感じです。
また、KやNaがチャネルを通過するときは、同時に水チャネル（アクアポリン）も活性化されるとの見解もあり、これは空港で荷物をベルトコンベア―に乗せる作業に似ていますね。

[28] mixiユーザー 10月23日 17:02

ふだちんさま

実は、僕も全く同じような、捕まる位置の例えを考えていました。もしくは、大人と子供も普段は竹馬に乗って（竹馬が水分子）いるんだけど、トンネルに入るときは、竹馬を脱がないと、大人も子供もつっかえて入れない。でも、竹馬をいざ脱いで入ろうとすると、大人用のトンネルのフロアには、大人の届く歩幅にしか、踏み場が無くて、子供は最初の一歩すら届かない、みたいな感じ。

でも、正確であろうとするあまり、説明事項が多すぎて、イマイチなんですよね。静電結合とか、マクロの世界にない拘束条件があるので、なかなか、説明抜きでイメージが描写できるような直感モデルが出てきません。それに、フリーで通過できそうではありますが、多分ミクロの世界ではブラウン運動も加わって、ほぼ素通しのresistance freeの状況を達成してるんでしょうが、トンネルの中の踏み場、とか、つかまる位置とかって、マクロの世界では、「よいしょっ」みたいな印象が出てしまいますね。難しいものです。

あと、あまりいいアイデアでは無いんですが、次のようなモデルを考えていました。トゲのついた、大小2種類のボールが、泥のフィールドを転げまわっています。2種類のボールはトゲの長さも一緒ですが、トゲのピッチが違います。フィールド内（細胞内）では、地面がやわらかい泥なので、自由自在に転げまわることができます（泥が水分子で、イオンのチャージ（棘）を上手く中和しているということ）。

でも、フィールド外に出るときには、トンネルをくぐらないといけないのだけれど、トンネルのフロアは硬いコンクリートで出来ていて、トゲトゲが引っかかってしまいます。大きいボール用のトンネルのフロアには、大きいボールのトゲのピッチで、上手く窪みが作られているんで、スムーズに転がり出られますが、小さいボールは、トゲのピッチがあわず、引っかかってしまいます、とかかなあ。

ちなみに、トンネルには開閉ドアは無く、相互方向から自由に通過できます。（チャネルの選択フィルタの双方方向自由通過性）。チャネルの開閉は、あくまで、トンネルのずっと手前にあるドアで行います（開閉部とフィルタ部の独立性）。

前提条件が多すぎますかね。

[29] mixiユーザー 10月23日 18:22

ちょっと追加です。

最近のNatureを勉強しなおしてみましたが、今年の7月号に、Kチャネルの新しい構造解析の結果が2報出ていましたね。(Vol466, #7303)

やはり、selection filter部自体も、形状変化をし、これがゲート開閉の一部の機構にも使われている、と言うのが最新の理解のようですね。ある意味、2003年のMacKinnonのレクチャーを僕は誤解していたと思っていたんですが、結果的には正しかったみたいです。
ただ、このメカニズムが選択性の本質的な部分に寄与しているのか、と言われると、そう直結するには、まだ早いのかもしれませんね。

まだ全容が明らかでないメカニズムを、いかに分かりやすく、誤解のないように学生さんに伝えるか、これは本当に難しいテーマだ、と考えさせられました。

いろいろ、皆さんとのやり取りを通して、とても勉強になりました。

[30] mixiユーザー 10月23日 18:43

＞甜瓜氷床＠塚本[燐]さま

イオンがつかまりながらというのは確かに能動的な感じがありますね。しかし、Kイオンが入って酸素原子の間に安定するという概念にまずまず合うかなあと思ったのです。むしろ捕まえられるのほうがいいですかね。

＞ビンゴさま

竹馬もいいですねえ。僕も、歩幅は使えるんじゃないかと考えていました。でも、じゃあ踏み外すことにどんな意味があるのか？なんて考えられちゃったときには、そんなことは存在しえないので、困るかなあとも考えました。

なかなか難しいですが、楽しいですね。かなり、自分自身の理解が深まったと思います。

それにしても、うまくできてますよね。細胞って。

[31] mixiユーザー 10月23日 23:52

>ふだちんさま

たしかに、解釈に苦しむ部分ですよね……もちろん仰りたいことは十分理解しているつもりですから、独り言と思ってスルーしてください。
なかなか難しいですね、比喩というのも本質を理解してはじめて当てはまる言葉ですね。

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