Ionski kanal

A Ionski kanal je transmembranski protein, ki tvori pore v membrani in omogoča, da ioni prehajajo skozi membrano. Ioni so električno nabiti delci, lahko so pozitivno, a tudi negativno nabiti. So v nenehni izmenjavi med celico in njenim okoljem ali drugo sosednjo celico.

Kaj je ionski kanal?

Membrana celice je sestavljena iz lipidnega dvosloja. Ionski kanali so transmembranski proteini, ki razpokajo membrano in pustijo ione skozi. Ionski kanali so znani tudi kot kanalni proteini, ker tvorijo prehod.

Skupina ionskih kanalov je razdeljena na različne kategorije, aktivne in pasivne ionske kanale. Kanali aktivnih ionov ustvarjajo prehod ionov skozi aktivni transport, zato za ta postopek potrebujejo energijo. Po drugi strani pasivni ionski kanali ne porabijo nobene energije in pustijo ionom, da prehajajo po obstoječem elektrokemičnem gradientu. Ta gradient lahko razdelimo na kemične in električne komponente. Kemični gradient opisuje koncentracijski gradient. Delci določene snovi, kot je kalij, se neusklajeno premikajo med dvema prekatoma s pomočjo ionskih kanalov.

Posledica tega je enakomerna porazdelitev teh delcev med obema predelama. To je znano tudi kot Brownovo molekularno gibanje. Po drugi strani električni gradient vsebuje porazdelitev električne napetosti. Na primer, če je v predalu povečan negativni naboj, nastane električni gradient. Pozitivni delci drugega predelka se nato premaknejo v negativno napolnjen prostor, da bi nadomestili neenakomerno napetost, ki jo ustvari gradient. Kanali aktivnih ionov delujejo posebej proti gradientu. Na primer, lahko prevažajo nadaljnje negativno nabite delce v že negativno napolnjen del. Vendar pa ta postopek zahteva porabo energije.

Funkcija, učinek in naloge

Ionski kanali imajo različne funkcije. Oddajniki pod nadzorom ionskih kanalov v sinapsah živčnih celic igrajo pomembno vlogo pri prenosu signalov med različnimi nevroni. Te vrste ionskih kanalov se nahajajo ob postsinaptičnem zaključku.

Če pride dohodni signal, sinapsa sprosti določen nevrotransmiter. Ta pride v sinaptično vrzel in se veže na receptorje ionskih kanalov, ki jih nadzoruje oddajnik. To odpira in spremeni membranski potencial postsinapse. Odvisno od situacije obstaja vzbujevalni ali zaviralni membranski potencial. To je odvisno od tega, ali je membranski potencial dvignjen ali spuščen in je to določeno s prilivom ionov skozi ionski kanal pod nadzorom oddajnika. Prenos dražljajev v nevronu, to je lahko v možganih ali v hrbtenjači, nastanejo z ionskimi kanali. Na primer je omogočen postopek videnja, pa tudi prenos dražljajev v refleksu, kot je refleks hrbtne kosti.

Ko pride do spremembe membranskega potenciala, se ionski kanali odprejo vzdolž nevronov. Tako nastane prenos spremenjenega membranskega potenciala vzdolž nevrona, podoben dominskemu učinku. Do membranske napetosti pride, ker je znotraj nevrona negativen naboj in pozitiven naboj v zunajceličnem območju. Če je presežen tako imenovani počivalni potencial membranske napetosti, pride do hiperpolarizacije membrane. Zaradi tega je napetost membrane še bolj negativna. To se zgodi zaradi odpiranja ali tudi zapiranja ionskih kanalov. Ti ionski kanali so kalijev, kalcijev, kloridni in natrijev kanal. Od napetosti so odvisni, zato se odpirajo ali zapirajo, odvisno od potenciala membrane.

Ta postopek je znan kot akcijski potencial in je razdeljen na različne korake. Najprej je faza iniciacije. Sledi depolarizacija, ki ji sledi repolarizacija, pri kateri ponovno dosežemo potencial počitka. Ponavadi pa se hipopolarizacija pojavi pred repolarizacijo. Tako lahko zagotovimo, da se po akcijskem potencialu ne sproži noben nadaljnji akcijski potencial in da se pojavi stalna spodbuda. Ionski kanali imajo pomembno vlogo tudi pri uravnavanju osmoze in pri vzdrževanju kislinsko-baznega ravnovesja v telesu.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Kot smo že omenili, obstajajo aktivni in pasivni ionski kanali. Vendar pa jih je mogoče razlikovati tudi na podlagi nadzora. To so ionski kanali pod nadzorom napetosti, ki se uporabljajo za prenašanje dražljajev v nevronih. Nadzirajo jih lahko tudi z ligandi, kot so ionski kanali, ki jih nadzorujejo oddajniki sinapse, za prenos signalov na druge nevrone ali pa tudi za prenos signalov do mišic.

Nadaljnji ionski kanali so mehanosenzitivni kanali. Uravnavajo jih mehanski dražljaji, kot je pritisk. Ionski kanali, ki jih nadzorujejo temperatura, se odprejo ali zaprejo, ko dosežemo določeno mejno vrednost temperature. In svetlobno vodeni ionski kanali uravnavajo določeno valovno dolžino svetlobe. Primer tega je rodopsin, ki je vezan na kanal in ga uravnava. Te se pojavijo na primer v očesu in so vključene v vidni proces.

Bolezni in motnje

Nekatere bolezni lahko prizadenejo ionske kanale. En primer je pomanjkljiv kalcijev kanal v možganu. Ta napaka je sprožilec epilepsije. Drug primer je Lambert-Eatonov sindrom.

Bolniki razvijejo protitelesa proti kalcijevim kanalom nevromuskularne končne plošče. To je območje prenosa dražljaja med nevroni in mišicami. Signali so oslabljeni in pojavi se mišična oslabelost. Moški pogosteje trpijo zaradi tega stanja kot ženske.