Ионный канал

Ионный канал представляет собой трансмембранный белок, который образует поры в мембране и позволяет ионам проходить через мембрану. Ионы - это электрически заряженные частицы, они могут быть заряжены положительно, но также и отрицательно. Они находятся в постоянном обмене между клеткой и ее окружением или другой соседней клеткой.

Что такое ионный канал?

Мембрана клетки состоит из липидного бислоя. Ионные каналы - это трансмембранные белки, которые покрывают мембрану и позволяют ионам проходить через нее. Ионные каналы также известны как канальные белки, потому что они образуют проход.

Группа ионных каналов делится на различные категории: активные и пассивные ионные каналы. Активные ионные каналы генерируют прохождение ионов посредством активного транспорта, поэтому им требуется энергия для этого процесса. Пассивные ионные каналы, с другой стороны, не потребляют никакой энергии и позволяют ионам проходить через существующий электрохимический градиент. Этот градиент можно разделить на химическую и электрическую составляющие. Химический градиент описывает градиент концентрации. Частицы определенного вещества, например калия, перемещаются между двумя отсеками несогласованно с помощью ионных каналов.

Это приводит к равномерному распределению этих частиц между двумя отсеками. Это также известно как броуновское движение молекул. Электрический градиент, с другой стороны, содержит распределение электрического напряжения. Например, если в отсеке имеется повышенный отрицательный заряд, образуется электрический градиент. Положительные частицы из другого отсека затем перемещаются в отрицательно заряженный отсек, чтобы компенсировать неравное напряжение, создаваемое градиентом. Активные ионные каналы работают против градиента. Например, они могут транспортировать другие отрицательно заряженные частицы в уже отрицательно заряженный отсек. Однако этот процесс требует затрат энергии.

Функция, эффект и задачи

Ионные каналы имеют множество функций. Управляемые передатчиком ионные каналы в синапсах нервных клеток играют важную роль в передаче сигналов между различными нейронами. Эти типы ионных каналов расположены на постсинаптическом окончании.

Если есть входящий сигнал, синапс выпускает определенный нейротрансмиттер. Он попадает в синаптическую щель и связывается с рецепторами ионных каналов, контролируемых передатчиком. Это открывает их и изменяет мембранный потенциал постсинапса. В зависимости от ситуации возникает возбуждающий или тормозной мембранный потенциал. Это зависит от того, повышается или понижается мембранный потенциал, и это, в свою очередь, определяется притоком ионов через ионный канал, управляемый передатчиком. Передача стимулов в нейроне, это может быть головной или спинной мозг, производится ионными каналами. Например, стал возможным процесс зрения, но также и передача стимулов в виде рефлекса, такого как рефлекс подколенного сухожилия.

Когда есть изменение мембранного потенциала, ионные каналы открываются вдоль нейронов. Это создает передачу измененного мембранного потенциала вдоль нейрона, подобную эффекту домино. Напряжение мембраны возникает из-за отрицательного заряда внутри нейрона и положительного заряда во внеклеточной области. Если так называемый потенциал покоя мембранного напряжения превышен, происходит гиперполяризация мембраны. Это делает натяжение мембраны еще более отрицательным. Это происходит из-за открытия или закрытия ионных каналов. Эти ионные каналы представляют собой калиевые, кальциевые, хлоридные и натриевые каналы. Они зависят от напряжения, поэтому открываются или закрываются в зависимости от мембранного потенциала.

Этот процесс известен как потенциал действия и делится на несколько этапов. Во-первых, это фаза инициации. За этим следует деполяризация, за которой следует реполяризация, при которой снова достигается потенциал покоя. Однако обычно гиперполяризация происходит до реполяризации. Это служит для гарантии того, что никакой дальнейший потенциал действия не сработает сразу после того, как потенциал действия проявился, и возникнет постоянный стимул. Ионные каналы также играют важную роль в регулировании осмоса и поддержании кислотно-щелочного баланса в организме.

Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения

Как уже было сказано, ионные каналы бывают активными и пассивными. Однако их также можно различить по способу управления. Это управляемые напряжением ионные каналы, которые используются для передачи стимулов в нейронах. Они также могут управляться лигандами, такими как контролируемые передатчиком ионные каналы синапсов для передачи сигналов другим нейронам или также для передачи сигналов мышцам.

Другие ионные каналы - это механочувствительные каналы. Они регулируются механическими стимулами, например давлением. Ионные каналы с регулируемой температурой открываются или закрываются при достижении определенного порогового значения температуры. А управляемые светом ионные каналы регулируются определенной длиной волны света. Примером этого является родопсин, который связан с каналом и регулирует его. Это происходит, например, в глазах и интегрируется в визуальный процесс.

Заболевания и расстройства

Ионные каналы могут поражаться некоторыми заболеваниями. Одним из примеров является дефектный кальциевый канал в мозжечке. Этот дефект является триггером эпилепсии. Другой пример - синдром Ламберта-Итона.

У пациентов вырабатываются антитела против кальциевых каналов нервно-мышечной замыкательной пластинки. Это область передачи стимула между нейронами и мышцами. Сигналы ослабевают и возникает мышечная слабость. Мужчины чаще страдают этим заболеванием, чем женщины.