Kanał jonowy

ZA Kanał jonowy jest białkiem transbłonowym, które tworzy pory w błonie i umożliwia jonom przechodzenie przez błonę. Jony to cząstki naładowane elektrycznie, mogą być naładowane dodatnio lub ujemnie. Są w ciągłej wymianie między komórką a jej otoczeniem lub inną sąsiednią komórką.

Co to jest kanał jonowy?

Błona komórki składa się z dwuwarstwy lipidowej. Kanały jonowe to białka transbłonowe, które rozciągają się na błonę i umożliwiają przejście jonów. Kanały jonowe są również znane jako białka kanałowe, ponieważ tworzą przejście.

Grupa kanałów jonowych jest podzielona na różne kategorie, aktywne i pasywne kanały jonowe. Aktywne kanały jonowe generują przejście jonów poprzez aktywny transport, więc potrzebują energii do tego procesu. Z drugiej strony pasywne kanały jonowe nie zużywają żadnej energii i pozwalają jonom przejść wzdłuż istniejącego gradientu elektrochemicznego. Ten gradient można podzielić na składniki chemiczne i elektryczne. Gradient chemiczny opisuje gradient stężeń. Cząsteczki pewnej substancji, takiej jak potas, przemieszczają się w nieskoordynowany sposób między dwoma przedziałami za pomocą kanałów jonowych.

Powoduje to równomierne rozmieszczenie tych cząstek między dwoma przedziałami. Jest to również znane jako ruch molekularny Browna. Z drugiej strony gradient elektryczny zawiera rozkład napięcia elektrycznego. Na przykład, jeśli w przedziale występuje zwiększony ładunek ujemny, powstaje gradient elektryczny. Cząstki dodatnie z drugiego przedziału przemieszczają się następnie do przedziału naładowanego ujemnie w celu skompensowania nierównego napięcia wytworzonego przez gradient. Aktywne kanały jonowe działają specyficznie pod kątem gradientu. Na przykład mogą transportować dalsze ujemnie naładowane cząstki do już naładowanego ujemnie przedziału. Jednak proces ten wymaga wydatku energii.

Funkcja, efekt i zadania

Kanały jonowe mają różnorodne funkcje. Kanały jonowe kontrolowane przez przekaźnik w synapsach komórek nerwowych odgrywają ważną rolę w przekazywaniu sygnałów między różnymi neuronami. Te typy kanałów jonowych znajdują się na końcu postsynaptycznym.

Jeśli przychodzi sygnał, synapsa uwalnia pewien neuroprzekaźnik. To dostaje się do szczeliny synaptycznej i wiąże się z receptorami kanałów jonowych kontrolowanych przez transmiter. To otwiera je i zmienia potencjał błonowy postsynapsy. W zależności od sytuacji występuje wtedy pobudzający lub hamujący potencjał błony. Zależy to od tego, czy potencjał błony jest podwyższony, czy obniżony, a to z kolei jest określane przez napływ jonów przez kanał jonowy sterowany nadajnikiem. Transmisja bodźców w neuronie, może to być w mózgu lub w rdzeniu kręgowym, jest generowana przez kanały jonowe. Na przykład proces widzenia jest możliwy, ale także przekazywanie bodźców w przypadku odruchu, takiego jak odruch ścięgna podkolanowego.

Kiedy następuje zmiana potencjału błonowego, kanały jonowe otwierają się wzdłuż neuronów. To tworzy transmisję zmienionego potencjału błonowego wzdłuż neuronu, podobnie jak efekt domina. Napięcie błony powstaje, ponieważ wewnątrz neuronu znajduje się ładunek ujemny, a w obszarze zewnątrzkomórkowym ładunek dodatni. W przypadku przekroczenia tzw. Potencjału spoczynkowego napięcia błony następuje hiperpolaryzacja membrany. To sprawia, że ​​napięcie membrany jest jeszcze bardziej ujemne. Dzieje się tak z powodu otwierania lub zamykania kanałów jonowych. Te kanały jonowe to kanały potasowe, wapniowe, chlorkowe i sodowe. Są zależne od napięcia, więc otwierają się lub zamykają w zależności od potencjału membrany.

Ten proces jest nazywany potencjałem czynnościowym i dzieli się na różne etapy. Najpierw jest faza inicjacji. Następnie następuje depolaryzacja, po której następuje repolaryzacja, w której ponownie osiągany jest potencjał spoczynkowy. Zwykle jednak hiperpolaryzacja występuje przed repolaryzacją. Służy to zapewnieniu, że żaden dalszy potencjał czynnościowy nie zostanie wyzwolony bezpośrednio po wystąpieniu potencjału czynnościowego i że wystąpi trwały bodziec. Kanały jonowe pełnią również ważną funkcję w regulacji osmozy i utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej w organizmie.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Jak już wspomniano, istnieją aktywne i pasywne kanały jonowe. Jednak można je również rozróżnić na podstawie sposobu, w jaki są kontrolowane. Są to sterowane napięciem kanały jonowe, które służą do przesyłania bodźców w neuronach. Mogą być również kontrolowane przez ligandy, takie jak sterowane nadajnikiem kanały jonowe synaps do przekazywania sygnałów do innych neuronów lub również do przekazywania sygnałów do mięśni.

Kolejne kanały jonowe to kanały wrażliwe na mechanizmy. Są regulowane przez bodźce mechaniczne, takie jak ciśnienie. Kanały jonowe o kontrolowanej temperaturze są otwierane lub zamykane po osiągnięciu określonej wartości progowej temperatury. Kanały jonowe sterowane światłem są regulowane przez określoną długość fali światła. Przykładem tego jest rodopsyna, która jest związana z kanałem i reguluje go. Występują one na przykład w oku i są zintegrowane z procesem wizualnym.

Choroby i zaburzenia

Niektóre choroby mogą mieć wpływ na kanały jonowe. Jednym z przykładów jest uszkodzony kanał wapniowy w móżdżku. Ta wada jest wyzwalaczem epilepsji. Innym przykładem jest zespół Lamberta-Eatona.

Pacjenci wytwarzają przeciwciała przeciwko kanałom wapniowym płytki nerwowo-mięśniowej. Jest to obszar przekazywania bodźców między neuronami a mięśniami. Sygnały są osłabione i następuje osłabienie mięśni. Mężczyźni częściej cierpią na tę chorobę niż kobiety.