Iontový kanál

A Iontový kanál je transmembránový protein, který tvoří pór v membráně a umožňuje iontům procházet membránou. Ionty jsou elektricky nabité částice, mohou být kladně, ale také záporně nabity. Jsou v neustálé výměně mezi buňkou a jejím prostředím nebo jinou sousední buňkou.

Co je iontový kanál?

Membrána buňky sestává z lipidové dvojvrstvy. Iontové kanály jsou transmembránové proteiny, které překlenují membránu a umožňují průchod iontů. Iontové kanály jsou také známé jako kanálové proteiny, protože tvoří průchod.

Skupina iontových kanálů je rozdělena do různých kategorií, aktivní a pasivní iontové kanály. Aktivní iontové kanály vytvářejí průchod iontů aktivním transportem, takže pro tento proces vyžadují energii. Pasivní iontové kanály naproti tomu nespotřebovávají žádnou energii a umožňují iontům procházet podél existujícího elektrochemického gradientu. Tento gradient lze rozdělit na chemické a elektrické komponenty. Chemický gradient popisuje koncentrační gradient. Částice určité látky, jako je draslík, se pohybují nekoordinovaným způsobem mezi dvěma oddíly pomocí iontových kanálů.

To má za následek rovnoměrnou distribuci těchto částic mezi dvěma oddíly. Toto je také známé jako Brownův molekulární pohyb. Naproti tomu elektrický gradient obsahuje distribuci elektrického napětí. Například, pokud je v kompartmentu zvýšený záporný náboj, vytvoří se elektrický gradient. Pozitivní částice druhého oddílu se poté přesunou do negativně nabitého prostoru, aby kompenzovaly nerovnoměrné napětí vytvářené gradientem. Aktivní iontové kanály pracují specificky proti gradientu. Například mohou transportovat další negativně nabité částice do již negativně nabitého oddílu. Tento proces však vyžaduje spotřebu energie.

Funkce, efekt a úkoly

Iontové kanály mají řadu funkcí. Iontové kanály řízené vysílačem v synapsích nervových buněk hrají důležitou roli v přenosu signálů mezi různými neurony. Tyto typy iontových kanálů jsou umístěny v postsynaptickém zakončení.

Pokud existuje příchozí signál, synapse uvolní určitý neurotransmiter. To se dostane do synaptické mezery a váže se na receptory iontových kanálů řízených vysílačem. Toto otevírá tyto a mění membránový potenciál postsynapse. V závislosti na situaci pak existuje excitační nebo inhibiční membránový potenciál. To záleží na tom, zda je membránový potenciál zvýšen nebo snížen, a to je zase určeno přítokem iontů přes iontovým kanálem řízeným vysílačem. Přenos podnětů v neuronu, to může být v mozku nebo v míše, je vytvářen iontovými kanály. Například je umožněn proces vidění, ale také přenos podnětů v reflexu, jako je hamstringový reflex.

Když dojde ke změně membránového potenciálu, iontové kanály se otevřou podél neuronů. To vytváří přenos změněného membránového potenciálu podél neuronu podobně jako dominový efekt. Membránové napětí vzniká, protože uvnitř neuronu je záporný náboj a v extracelulární oblasti kladný náboj. Při překročení tzv. Klidového potenciálu membránového napětí dochází k hyperpolarizaci membrány. Díky tomu je napětí membrány ještě negativnější. To se děje v důsledku otevření nebo také uzavření iontových kanálů. Tyto iontové kanály jsou draslíkové, vápenaté, chloridové a sodíkové kanály. Jsou závislé na napětí, takže se otevírají nebo uzavírají v závislosti na membránovém potenciálu.

Tento proces je známý jako akční potenciál a je rozdělen do různých kroků. Nejprve je zde zahajovací fáze. Následuje depolarizace následovaná repolarizací, při níž je opět dosaženo klidového potenciálu. K hyperpolarizaci však obvykle dochází před repolarizací. To slouží k zajištění toho, aby žádný další akční potenciál nebyl spuštěn bezprostředně poté, co došlo k akčnímu potenciálu a aby nastal trvalý stimul. Iontové kanály mají také důležitou funkci při regulaci osmózy a udržování rovnováhy acidobazické rovnováhy v těle.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Jak již bylo zmíněno, existují aktivní a pasivní iontové kanály. Lze je však také rozlišovat na základě způsobu, jakým jsou kontrolovány. Jedná se o iontové kanály s řízeným napětím, které se používají k přenosu podnětů v neuronech. Mohou být také řízeny ligandy, jako jsou iontovými kanály synapsí řízenými vysílačem pro přenos signálů do jiných neuronů nebo také pro přenos signálů do svalů.

Další iontové kanály jsou mechanosenzitivní kanály. Jsou regulovány mechanickými podněty, jako je tlak. Iontové kanály řízené teplotou jsou otevřeny nebo uzavřeny, jakmile je dosaženo určité prahové hodnoty teploty. Světelné iontové kanály jsou regulovány určitou vlnovou délkou světla. Příkladem toho je rodopsin, který je vázán na kanál a reguluje jej. Vyskytují se například v oku a jsou integrovány do vizuálního procesu.

Nemoci a poruchy

Iontové kanály mohou být ovlivněny některými chorobami. Jedním příkladem je vadný vápníkový kanál v mozečku. Tato vada je spouštěč epilepsie. Dalším příkladem je Lambert-Eatonův syndrom.

U pacientů se vyvinou protilátky proti vápníkovým kanálům neuromuskulární endplate. Toto je oblast přenosu podnětů mezi neurony a svaly. Signály jsou oslabeny a dochází ke svalové slabosti. Muži mají tendenci trpět touto chorobou častěji než ženy.