Ionski kanal

Ionski kanal je transmembranski protein koji formira pore u membrani i omogućava ionima prolazak kroz membranu. Ioni su čestice električno nabijene, mogu biti pozitivno ali i negativno nabijene. Oni su u stalnoj razmjeni između stanice i njezine okoline ili neke druge susjedne stanice.

Što je ionski kanal?

Membrana stanice sastoji se od lipidnog sloja. Ionski kanali su transmembranski proteini koji protežu membranu i omogućuju prolazak iona. Ionski kanali su poznati i kao kanalni proteini, jer formiraju prolaz.

Skupina ionskih kanala podijeljena je u različite kategorije, aktivni i pasivni ionski kanali. Kanali aktivnog iona stvaraju prolazak iona kroz aktivni transport, pa im je potrebna energija za taj postupak. S druge strane, pasivni ionski kanali ne troše nikakvu energiju i omogućavaju ionima prolazak kroz postojeći elektrokemijski gradijent. Ovaj gradijent se može podijeliti na kemijske i električne komponente. Kemijski gradijent opisuje gradijent koncentracije. Čestice određene tvari, poput kalija, nekoordinirano se kreću između dva odjeljka uz pomoć ionskih kanala.

To rezultira ravnomjernom raspodjelom ovih čestica između dva odjeljka. To je poznato i kao Brownovo molekularno kretanje. S druge strane, električni gradijent sadrži raspodjelu električnog napona. Na primjer, ako u odjeljku postoji povećan negativni naboj, stvara se električni gradijent. Pozitivne čestice drugog odjeljka tada se premještaju u odjeljak s negativnim nabojem kako bi se nadoknadio nejednaki napon koji gradi gradijent. Kanali aktivnog iona djeluju specifično protiv gradijenta. Na primjer, mogu prenijeti dalje negativno nabijene čestice u već negativno nabijeni odjeljak. Međutim, taj proces zahtijeva potrošnju energije.

Funkcija, efekt i zadaće

Ionski kanali imaju različite funkcije. Ionski kanali pod nadzorom odašiljača u sinapsama živčanih stanica igraju važnu ulogu u prijenosu signala između različitih neurona. Ove vrste ionskih kanala nalaze se na kraju postinaptičkog završetka.

Ako postoji dolazni signal, sinapsija oslobađa određeni neurotransmiter. To ulazi u sinaptički jaz i veže se za receptore ionskih kanala kojima upravlja predajnik. To otvara i mijenja membranski potencijal postsinapse. Ovisno o situaciji, postoji potencijal pobudne ili inhibicijske membrane. To ovisi o tome da li se membranski potencijal podiže ili spušta, a to zauzvrat određuje priliv iona kroz ionski kanal pod kontrolom odašiljača. Prijenos podražaja u neuronu, može biti u mozgu ili leđnoj moždini, nastaje ionskim kanalima. Na primjer, omogućen je proces viđenja, ali i prijenos podražaja u slučaju refleksa kao što je refleks potkoljenice.

Kad dođe do promjene potencijala membrane, ionski kanali se otvaraju duž neurona. Ovo stvara prijenos promijenjenog potencijala membrane duž neurona sličnog domino učinku. Do napetosti membrane dolazi zbog negativnog naboja unutar neurona i pozitivnog naboja u izvanćelijskom području. Ako se prekorači takozvani potencijal mirovanja napona membrane, dolazi do hiperpolarizacije membrane. To napetost membrane čini još negativnijom. To se događa zbog otvaranja ili također zatvaranja ionskih kanala. Ti ionski kanali su kalijev, kalcijev, kloridni i natrijev kanal. Oni su ovisni o naponu, pa se otvaraju ili zatvaraju ovisno o potencijalu membrane.

Ovaj je postupak poznat kao akcijski potencijal i podijeljen je u različite korake. Prvo je faza inicijacije. Nakon toga slijedi depolarizacija, nakon čega slijedi repolarizacija, u kojoj se potencijal mirovanja ponovno postiže. Obično se, međutim, javlja hiperpolarizacija prije repolarizacije. To služi za osiguravanje da se daljnji akcijski potencijal ne pokreće neposredno nakon što se dogodio akcijski potencijal i da se pojavi trajni poticaj. Ionski kanali također imaju važnu funkciju u regulaciji osmoze i u održavanju acidobazne ravnoteže u tijelu.

Obrazovanje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti

Kao što je već spomenuto, postoje aktivni i pasivni ionski kanali. Međutim, mogu se razlikovati i prema načinu na koji su kontrolirani. To su ionski kanali kontrolirani naponom koji se koriste za prijenos podražaja u neuronima. Oni se također mogu kontrolirati ligandima, kao što su ionski kanali kontrolirani odašiljačima sinapse za prijenos signala na druge neurone ili također za prijenos signala do mišića.

Daljnji ionski kanali su mehanosenzibilni kanali. Oni su regulirani mehaničkim podražajima poput pritiska. Ionski kanali s kontroliranom temperaturom otvaraju se ili zatvaraju kada se dosegne određena granična vrijednost temperature. A ionski kanali pod kontrolom svjetlosti reguliraju se određenom valnom duljinom svjetlosti. Primjer za to je rodopsin, koji je vezan za kanal i regulira ga. Javljaju se, primjerice, u oku i integriraju se u vizualni proces.

Bolesti i poremećaji

Ionski kanali mogu biti pogođeni nekim bolestima. Jedan primjer je neispravan kalcijev kanal u moždanu. Taj je kvar okidač za epilepsiju. Drugi primjer je Lambert-Eatonov sindrom.

Bolesnici razvijaju antitijela protiv kalcijevih kanala neuromuskularne završne ploče. Ovo je područje prijenosa podražaja između neurona i mišića. Signali su oslabljeni i javlja se mišićna slabost. Muškarci imaju veću vjerojatnost da pate od ovog stanja nego žene.