Ionkanal

EN Ionkanal er et transmembranprotein, der danner en pore i membranen og tillader ioner at passere gennem membranen. Ioner er elektrisk ladede partikler, de kan være positive, men også negativt ladede. De er i en konstant udveksling mellem cellen og dens miljø eller en anden nabocelle.

Hvad er en ionkanal?

Membranen i en celle består af et dobbeltlag med lipider. Ionkanaler er transmembrane proteiner, der spænder over membranen og tillader ioner at passere igennem. Ionkanaler er også kendt som kanalproteiner, fordi de danner en passage.

Gruppen af ​​ionkanaler er opdelt i forskellige kategorier, de aktive og de passive ionkanaler. De aktive ionkanaler genererer passage af ionerne gennem aktiv transport, så de kræver energi til denne proces. På den anden side forbruger de passive ionkanaler ikke energi og tillader ioner at passere langs en eksisterende elektrokemisk gradient. Denne gradient kan opdeles i kemiske og elektriske komponenter. Den kemiske gradient beskriver en koncentrationsgradient. Partiklerne af et bestemt stof, såsom kalium, bevæger sig på en ikke-koordineret måde mellem to rum ved hjælp af ionkanaler.

Dette resulterer i en jævn fordeling af disse partikler mellem de to rum. Dette er også kendt som brunsk molekylær bevægelse. Den elektriske gradient på den anden side indeholder fordelingen af ​​elektrisk spænding. For eksempel, hvis der er en forøget negativ ladning i et rum, dannes en elektrisk gradient. De positive partikler i det andet rum flytter sig derefter til det negativt ladede rum for at kompensere for den ulige spænding, der er opbygget af gradienten. De aktive ionkanaler fungerer specifikt mod en gradient. For eksempel kan de transportere yderligere negativt ladede partikler ind i det allerede negativt ladede rum. Denne proces kræver imidlertid et energiforbrug.

Funktion, effekt og opgaver

Ionkanaler har forskellige funktioner. Transmitterstyrede ionkanaler i synapser af nerveceller spiller en vigtig rolle i transmission af signaler mellem forskellige neuroner. Disse typer ionkanaler er placeret ved den postsynaptiske terminering.

Hvis der er et indgående signal, frigiver synapsen en bestemt neurotransmitter. Dette kommer ind i det synaptiske hul og binder sig til receptorerne for de transmitterstyrede ionkanaler. Dette åbner disse og ændrer postsynapse-membranpotentialet. Afhængig af situationen er der derefter et exciterende eller hæmmende membranpotentiale. Dette afhænger af, om membranpotentialet hæves eller sænkes, og dette bestemmes igen af ​​tilstrømningen af ​​ioner gennem den senderstyrede ionkanal. Overførslen af ​​stimuli i neuronet, dette kan ske i hjernen eller i rygmarven, genereres af ionkanaler. For eksempel er processen med at se muliggjort, men også transmission af stimuli i tilfælde af en refleks, såsom hamstringrefleks.

Når der er en ændring i membranpotentialet, åbnes ionkanaler langs neuronerne. Dette skaber en transmission af det ændrede membranpotentiale langs en neuron svarende til en dominoeffekt. Membranspændingen opstår, fordi der er en negativ ladning inde i neuronet og en positiv ladning i det ekstracellulære område. Hvis det såkaldte hvilepotentiale for membranspændingen overskrides, forekommer hyperpolarisering af membranen. Dette gør membranspændingen endnu mere negativ. Dette sker på grund af åbningen eller lukningen af ​​ionkanalerne. Disse ionkanaler er kalium-, calcium-, chlorid- og natriumkanaler. De er spændingsafhængige, så de åbnes eller lukkes afhængigt af membranpotentialet.

Denne proces er kendt som handlingspotentiale og er opdelt i forskellige trin. Først er der indledningsfasen. Dette efterfølges af depolarisering efterfulgt af repolarisering, hvor hvilepotentialet opnås igen. Normalt forekommer imidlertid hyperpolarisering før repolarisering. Dette tjener til at sikre, at intet yderligere handlingspotentiale udløses direkte efter, at handlingspotentialet har fundet sted, og at der opstår en permanent stimulus. Ionkanaler har også en vigtig funktion i reguleringen af ​​osmose og ved at opretholde syre-basebalancen i kroppen.

Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier

Som allerede nævnt er der aktive og passive ionkanaler. De kan imidlertid også skelnes på baggrund af den måde, de kontrolleres på. Dette er spændingsstyrede ionkanaler, der bruges til at transmittere stimuli i neuroner. De kan også styres af ligander, såsom de transmitterstyrede ionkanaler i synapserne til transmission af signaler til andre neuroner eller også til transmission af signaler til musklerne.

Yderligere ionkanaler er de mekanosensitive kanaler. De reguleres af mekaniske stimuli såsom tryk. Temperaturstyrede ionkanaler åbnes eller lukkes, når en bestemt tærskelværdi for en temperatur nås. Og lysstyrede ionkanaler reguleres af en bestemt bølgelængde af lys. Et eksempel på dette er rhodopsin, der er bundet til en kanal og regulerer den. Disse forekommer for eksempel i øjet og er integreret i den visuelle proces.

Sygdomme og lidelser

Ionkanaler kan påvirkes af nogle sygdomme. Et eksempel er en mangelfuld calciumkanal i lillehjernen. Denne defekt er en trigger til epilepsi. Et andet eksempel er Lambert-Eaton syndrom.

Patienterne udvikler antistoffer mod calciumkanalerne i den neuromuskulære endeplade. Dette er området med stimulusoverførsel mellem neuroner og musklerne. Signalerne er svækkede, og muskelsvaghed opstår. Mænd har en tendens til at være mere tilbøjelige til at lide under denne tilstand end kvinder.