Ionikanava

Ionikanava "Läpäisevä proteiini", joka muodostaa huokosen kalvoon ja sallii ionien kulkea kalvon läpi. Ionit ovat sähköisesti varautuneita hiukkasia, ne voivat olla positiivisesti, mutta myös negatiivisesti varautuneita. Ne ovat jatkuvassa vaihdossa solun ja sen ympäristön tai muun naapurisolun välillä.

Mikä on ionikanava?

Solun kalvo koostuu lipidikaksoiskerroksesta. Ionikanavat ovat kalvon läpäiseviä proteiineja, jotka kulkevat kalvon läpi ja antavat ionien kulkea. Ionikanavat tunnetaan myös kanavaproteiineina, koska ne muodostavat kulun.

Ionikanavien ryhmä on jaettu eri kategorioihin, aktiivisiin ja passiivisiin ionikanaviin. Aktiiviset ionikanavat luovat ionien kulkemisen aktiivisen kuljetuksen kautta, joten ne vaativat energiaa tähän prosessiin. Toisaalta passiiviset ionikanavat eivät kuluta energiaa ja sallivat ionien kulkea olemassa olevan sähkökemiallisen gradientin läpi. Tämä kaltevuus voidaan jakaa kemiallisiin ja sähköisiin komponentteihin. Kemiallinen gradientti kuvaa pitoisuusgradienttia. Tietyn aineen, kuten kaliumin, hiukkaset liikkuvat koordinoimattomasti kahden osaston välillä ionikanavien avulla.

Tämä johtaa näiden hiukkasten tasaiseen jakautumiseen kahden osaston välillä. Tätä kutsutaan myös Brownin molekyylin liikkeeksi. Sähkögradientti puolestaan ​​sisältää sähköjännitteen jakauman. Esimerkiksi, jos osastossa on lisääntynyt negatiivinen varaus, muodostuu sähköinen gradientti. Toisen osaston positiiviset hiukkaset siirtyvät sitten negatiivisesti varautuneeseen osastoon kompensoidakseen epätasaista jännitettä, jonka gradientti rakentaa. Aktiiviset ionikanavat toimivat erityisesti gradienttia vasten. Ne voivat esimerkiksi kuljettaa lisää negatiivisesti varautuneita hiukkasia jo negatiivisesti varautuneeseen osastoon. Tämä prosessi vaatii kuitenkin energiamenoja.

Toiminto, vaikutukset ja tehtävät

Ionikanavilla on monenlaisia ​​toimintoja. Lähettimen ohjaamilla ionikanavilla hermosolujen synapsissa on tärkeä rooli signaalien siirrossa eri hermosolujen välillä. Tämäntyyppiset ionikanavat sijaitsevat postsynaptisessa päässä.

Jos on saapuva signaali, synapsi vapauttaa tietyn välittäjän. Tämä joutuu synaptiseen aukkoon ja sitoutuu lähettimen ohjaamien ionikanavien reseptoreihin. Tämä avaa nämä ja muuttaa postsynapsin membraanipotentiaalia. Tilanteesta riippuen on silloin eksitatiivinen tai estävä kalvopotentiaali. Tämä riippuu siitä, nostetaanko vai lasketaanko membraanipotentiaalia, ja tämä puolestaan ​​määräytyy ionien virtauksen avulla lähettimen ohjaaman ionikanavan kautta. Stimulien siirto hermossa, tämä voi olla aivoissa tai selkäytimessä, syntyy ionikanavilla. Esimerkiksi näkemisprosessi on mahdollista, mutta myös ärsykkeiden siirtäminen refleksin, kuten hamstringrefleksin, tapauksessa.

Kun membraanipotentiaalissa tapahtuu muutos, ionikanavat avautuvat neuroneja pitkin. Tämä luo muuttuneen membraanipotentiaalin siirtymisen neuronia pitkin dominoefektiin. Kalvojännitys syntyy, koska neuronin sisällä on negatiivinen varaus ja solunulkoisella alueella positiivinen varaus. Jos kalvon jännitteen ns. Lepotila ylitetään, tapahtuu kalvon hyperpolarisaatio. Tämä tekee kalvojännityksestä vielä negatiivisemman. Tämä tapahtuu ionikanavien avautumisen tai sulkeutumisen takia. Nämä ionikanavat ovat kalium-, kalsium-, kloridi- ja natriumkanavia. Ne ovat jännitteestä riippuvaisia, joten ne avautuvat tai sulkeutuvat kalvopotentiaalista riippuen.

Tätä prosessia kutsutaan toimintapotentiaaliksi ja se on jaettu eri vaiheisiin. Ensin on aloitusvaihe. Tätä seuraa depolarisaatio, jota seuraa repolarisaatio, jossa lepopotentiaali saavutetaan uudelleen. Yleensä hyperpolarisaatio tapahtuu kuitenkin ennen repolarisaatiota. Tämän tarkoituksena on varmistaa, että mitään uutta toimintapotentiaalia ei laukaista välittömästi sen jälkeen kun toimintapotentiaali on tapahtunut ja että pysyvä ärsyke tapahtuu. Ionikanavilla on myös tärkeä tehtävä säätää osmoosia ja ylläpitää happo-emäs tasapainoa kehossa.

Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot

Kuten jo mainittiin, on olemassa aktiivisia ja passiivisia ionikanavia. Ne voidaan kuitenkin erottaa myös niiden hallintotavan perusteella. Nämä ovat jänniteohjattuja ionikanavia, joita käytetään hermostojen välittämiseen neuroneissa. Niitä voidaan myös ohjata ligandeilla, kuten synapsien lähettimen ohjaamilla ionikanavilla signaalien siirtämiseksi muihin neuroneihin tai myös signaalien siirtämiseen lihaksiin.

Muut ionikanavat ovat mekaanisesti herkkiä kanavia. Niitä säätelevät mekaaniset ärsykkeet, kuten paine. Lämpötilassa hallitut ionikanavat avataan tai suljetaan, kun tietty lämpötilan kynnysarvo saavutetaan. Ja valo-ohjattavia ionikanavia säätelee tietty valon aallonpituus. Esimerkki tästä on rodopsiini, joka on sitoutunut kanavaan ja säätelee sitä. Näitä esiintyy esimerkiksi silmässä ja integroituvat visuaaliseen prosessiin.

Sairaudet ja häiriöt

Jotkut sairaudet voivat vaikuttaa ionikanaviin. Yksi esimerkki on viallinen kalsiumkanava pikkuaivoissa. Tämä vika laukaisee epilepsian. Toinen esimerkki on Lambert-Eatonin oireyhtymä.

Potilaille kehittyy vasta-aineita neuromuskulaarisen päätylevyn kalsiumkanavia vastaan. Tämä on hermoston välittymisen alue neuronien ja lihaksen välillä. Signaalit heikentyvät ja lihasheikkouksia esiintyy. Miehet kärsivät todennäköisemmin tästä tilasta kuin naiset.