Йон канал

А Йон канал е трансмембранен протеин, който образува пори в мембраната и позволява на йони да преминат през мембраната. Йони са електрически заредени частици, те могат да бъдат положително, но и отрицателно заредени. Те са в постоянен обмен между клетката и нейната среда или друга съседна клетка.

Какво представлява йонният канал?

Мембраната на клетката се състои от липиден двуслоен. Йонните канали са трансмембранни протеини, които обхващат мембраната и позволяват на йони да преминат. Йонните канали са известни още като канални протеини, защото образуват проход.

Групата на йонните канали е разделена на различни категории, активните и пасивните йонни канали. Активните йонни канали генерират преминаването на йоните през активен транспорт, така че им е необходима енергия за този процес. От друга страна, пасивните йонни канали не консумират никаква енергия и позволяват на йони да преминат по съществуващ електрохимичен градиент. Този градиент може да бъде разделен на химически и електрически компоненти. Химическият градиент описва концентрационен градиент. Частиците на определено вещество като калий се движат некоординирано между две отделения с помощта на йонни канали.

Това води до равномерно разпределение на тези частици между двете отделения. Това е известно още като броуновско молекулярно движение. Електрическият градиент, от друга страна, съдържа разпределението на електрическото напрежение. Например, ако има повишен отрицателен заряд в отделение, се образува електрически наклон. След това положителните частици на другото отделение се преместват в отрицателно зареденото отделение, за да компенсират неравномерното напрежение, изградено от градиента. Активните йонни канали работят специално срещу градиент. Например, те могат да транспортират допълнително отрицателно заредени частици във вече отрицателно зареденото отделение. Този процес обаче изисква разход на енергия.

Функция, ефект и задачи

Йонните канали имат най-различни функции. Преобразуваните контролирани йонни канали в синапсите на нервните клетки играят важна роля в предаването на сигнали между различни неврони. Тези видове йонни канали са разположени при постсинаптичното прекратяване.

Ако има входящ сигнал, синапсът освобождава определен невротрансмитер. Това попада в синаптичната празнина и се свързва с рецепторите на контролираните от предавателя йонни канали. Това отваря тези и променя мембранния потенциал на постсинапса. В зависимост от ситуацията има потенциал на възбуждаща или инхибираща мембрана. Това зависи от това дали мембранният потенциал е повдигнат или понижен и това от своя страна се определя от притока на йони през контролирания от предавателя йонен канал. Предаването на стимули в неврона, това може да бъде в мозъка или в гръбначния мозък, се генерира от йонни канали. Например процесът на виждане е възможен, но също така и предаването на стимули в случай на рефлекс като рефлекса на задния кост.

Когато има промяна в мембранния потенциал, йонните канали се отварят по протежение на невроните. Това създава предаване на променения мембранен потенциал по протежение на неврон, подобно на ефект на домино. Мембранното напрежение възниква, защото има отрицателен заряд вътре в неврона и положителен заряд в извънклетъчната област. Ако така нареченият потенциал за почивка на мембранното напрежение е надвишен, възниква хиперполяризация на мембраната. Това прави напрежението на мембраната още по-отрицателно. Това се случва поради отварянето или също затварянето на йонните канали. Тези йонни канали са калиеви, калциеви, хлоридни и натриеви канали. Те са зависими от напрежението, така че се отварят или затварят в зависимост от потенциала на мембраната.

Този процес е известен като потенциал за действие и е разделен на различни стъпки. Първо е фазата на започване. Това е последвано от деполяризация, последвана от реполяризация, при която потенциалът за почивка се достига отново. Обикновено обаче хиперполяризацията се появява преди реполяризация. Това служи, за да се гарантира, че не се задейства по-нататъшен потенциал за действие, след като потенциалът за действие е осъществен и се появи постоянен стимул. Йонните канали също имат важна функция за регулиране на осмозата и за поддържане на киселинно-алкалния баланс в организма.

Образование, възникване, свойства и оптимални стойности

Както вече споменахме, има активни и пасивни йонни канали. Те обаче могат да бъдат разграничени и въз основа на начина, по който са контролирани. Това са йонно-контролирани йонни канали, които се използват за предаване на стимули в невроните. Те също могат да бъдат контролирани от лиганди, като например управляваните от предавателя йонни канали на синапсите за предаване на сигнали към други неврони или също така за предаване на сигнали към мускулите.

Други йонни канали са механосенситивните канали. Те се регулират от механични стимули като налягане. Йонните канали с контролирана температура се отварят или затварят при достигане на определена прагова стойност на температура. А управляваните от светлина йонни канали се регулират от определена дължина на вълната на светлината. Пример за това е родопсин, който е свързан с канал и го регулира. Те се появяват например в окото и са интегрирани във визуалния процес.

Болести и разстройства

Йонните канали могат да бъдат засегнати от някои заболявания. Един пример е дефектен калциев канал в малкия мозък. Този дефект е спусък за епилепсия. Друг пример е синдромът на Ламберт-Ийтън.

Пациентите развиват антитела срещу калциевите канали на невромускулната крайна плоча. Това е областта на предаване на стимула между невроните и мускулите. Сигналите са отслабени и възниква мускулна слабост. Мъжете са склонни да страдат от това състояние, отколкото жените.