Ion csatorna

A Ion csatorna egy transzmembrán fehérje, amely pórusokat képez a membránban és lehetővé teszi az ionok átjutását a membránon. Az ionok elektromosan töltött részecskék, pozitív és negatív töltésűek is. Állandó cserében vannak a sejt és annak környezete, vagy egy másik szomszédos sejt között.

Mi az ioncsatorna?

A sejt membránja egy lipid kettős rétegből áll. Az ioncsatornák olyan transzmembrán fehérjék, amelyek átfedik a membránt, és lehetővé teszik az ionok átjutását. Az ioncsatornákat csatornafehérjéknek is nevezik, mivel átjárót képeznek.

Az ioncsatornák csoportját különféle kategóriákra osztják, az aktív és a passzív ioncsatornákra. Az aktív ioncsatornák generálják az ionok áthaladását az aktív transzporton keresztül, tehát energiát igényelnek ehhez a folyamathoz. A passzív ioncsatornák viszont nem fogyasztanak energiát, és lehetővé teszik az ionok átjutását egy meglévő elektrokémiai gradiens mentén. Ez a gradiens kémiai és elektromos komponensekre osztható. A kémiai gradiens leírja a koncentráció gradienst. Egy bizonyos anyag, például a kálium részecskéi koordináció nélkül mozognak két rekesz között az ioncsatornák segítségével.

Ez a részecskék egyenletes eloszlását eredményezi a két rekesz között. Ezt Brown-molekuláris mozgásnak is nevezik. Az elektromos gradiens viszont tartalmazza az elektromos feszültség eloszlását. Például, ha egy rekeszben megnövekedett negatív töltés, elektromos gradiens jön létre. A másik rekesz pozitív részecskéi ezután a negatív töltésű rekeszbe mozognak, hogy kompenzálják a gradiens által felépített egyenlőtlen feszültséget. Az aktív ioncsatornák kifejezetten egy gradiens ellen hatnak. Például tovább tudnak szállítani negatív töltésű részecskéket a már negatív töltésű rekeszbe. Ez a folyamat azonban energiaköltségeket igényel.

Funkció, hatás és feladatok

Az ioncsatornák sokféle funkcióval rendelkeznek. Az idegsejtek szinapszisában az adó által vezérelt ioncsatornák fontos szerepet játszanak a jel továbbításában a különböző idegsejtek között. Az ilyen típusú ioncsatornák a posztszinaptikus végén találhatók.

Bejövő jel esetén a szinapszis egy bizonyos neurotranszmittert szabadít fel. Ez bejut a szinaptikus résbe, és kötődik az adó által vezérelt ioncsatornák receptoraihoz. Ez megnyitja ezeket és megváltoztatja a posznapnap membránpotenciálját. A helyzettől függően van egy gerjesztő vagy gátló membránpotenciál. Ez attól függ, hogy a membránpotenciál megemelkedett-e vagy csökken-e, és ezt viszont az ion-beáramlás határozza meg az adó által vezérelt ioncsatornán. Az ingerek átvitelét a neuronban, ez lehet az agyban vagy a gerincvelőben, ioncsatornák generálják. Például lehetővé válik a látás folyamata, de az ingerek átvitele egy reflex, például a hamstring reflex esetén is.

Amikor megváltozik a membránpotenciál, az ioncsatornák megnyílnak a neuronok mentén. Ez a megváltozott membránpotenciál átvitelét eredményezi a dominóhatáshoz hasonló neuron mentén. A membrán feszültsége azért jön létre, mert negatív töltés van a neuronban és pozitív töltés az extracelluláris területen. Ha a membránfeszültség úgynevezett nyugalmi potenciálját túllépik, akkor a membrán hiperpolarizációja lép fel. Ez még inkább negatívvá teszi a membrán feszültségét. Ez az ioncsatornák kinyílása vagy zárása miatt történik. Ezek az ioncsatornák kálium-, kalcium-, klorid- és nátriumcsatornák. Feszültségfüggőek, így a membránpotenciál függvényében nyitnak vagy zárnak.

Ezt a folyamatot cselekvési potenciálnak nevezzük, és különféle lépésekre oszlik. Először a beavatási fázis van. Ezt követi a depolarizáció, majd a repolarizáció, amelyben a nyugalmi potenciál ismét elérésre kerül. Általában azonban a hiperpolarizáció a repolarizáció előtt történik. Ez annak biztosítását szolgálja, hogy közvetlenül a cselekvési potenciál bekövetkezése után ne induljon további cselekvési potenciál, és tartós inger forduljon elő. Az ioncsatornák fontos szerepet játszanak az ozmózis szabályozásában és a sav-bázis egyensúly fenntartásában a testben.

Oktatás, előfordulás, tulajdonságok és optimális értékek

Mint már említettük, vannak aktív és passzív ioncsatornák. Ugyanakkor megkülönböztethetők az ellenőrzésük módja alapján is. Ezek feszültségvezérelt ioncsatornák, amelyeket idegsejtek stimulusának továbbítására használnak. Ezeket ligandumokkal is szabályozhatjuk, például a szinapszisok adó által vezérelt ioncsatornáin, jelek továbbítására más idegsejtekbe vagy jelátvitelre az izmokba.

További ioncsatornák a mechanoszenzitív csatornák. Ezeket mechanikus ingerek, például nyomás szabályozzák. A hőmérsékleten szabályozott ioncsatornák kinyílnak vagy záródnak, amikor a hőmérséklet egy bizonyos küszöbértéket elérnek. A fényvezérelt ioncsatornákat egy bizonyos fényhullámhossz szabályozza. Erre példa a rodopszin, amely egy csatornához van kötve és szabályozza azt. Ezek előfordulnak például a szemben, és beépülnek a vizuális folyamatba.

Betegségek és rendellenességek

Az ioncsatornákat egyes betegségek befolyásolhatják. Az egyik példa a káros kalciumcsatorna a kisagyban. Ez a hiba kiváltja az epilepsziát. Egy másik példa a Lambert-Eaton szindróma.

A betegekben antitestek alakulnak ki a neuromusculáris véglemez kalciumcsatornái ellen. Ez az idegsejtek és az izmok közötti stimulusátvitel területe. A jelek gyengülnek, és izomgyengeség lép fel. A férfiak általában inkább szenvednek ebben a betegségben, mint a nők.