Jonų kanalas yra tansmembraninis baltymas, formuojantis membranoje porą ir leidžiantis jonams praeiti pro ją. Jonai yra elektriniu būdu įkrautos dalelės; jie gali būti pozityvūs, bet ir neigiamai įkrauti. Jie nuolat keičiasi ląstele ir jos aplinka ar kita kaimynine ląstele.
Kas yra jonų kanalas?
Ląstelės membrana susideda iš lipidų dvigubo sluoksnio. Jonų kanalai yra transmembraniniai baltymai kurie apima membraną ir leidžia jonams praeiti. Joniniai kanalai dar vadinami kanalais baltymai nes jie sudaro praėjimą. Jonų kanalų grupė yra suskirstyta į skirtingas kategorijas, aktyviuosius jonų kanalus ir pasyviuosius jonų kanalus. Aktyvūs jonų kanalai sukuria jonų praėjimą aktyviu transportu, todėl šiam procesui reikia energijos. Kita vertus, pasyvieji jonų kanalai nevartoja energijos ir leidžia praeiti jonams išilgai jau egzistuojančio eletrocheminio gradiento. Šį gradientą galima suskirstyti į cheminius ir elektrocheminius komponentus. Cheminis gradientas apibūdina a koncentracija gradientas. Tam tikros medžiagos dalelės, tokios kaip kalis, judėdami nekoordinuotai tarp dviejų skyrių jonų kanalų pagalba. Dėl to gaunama uniforma paskirstymas šių dalelių tarp dviejų skyrių. Tai dar vadinama Brauno molekuliniu judesiu. Kita vertus, elektrinis gradientas apima paskirstymas elektros įtampos. Pavyzdžiui, jei viename skyriuje yra padidėjęs neigiamas krūvis, susidaro elektrinis gradientas. Tuomet kito skyriaus teigiamos dalelės juda į neigiamai įkrautą skyrių, kad būtų subalansuota nevienoda gradiento sukurta įtampa. Aktyvūs jonų kanalai veikia prieš gradientą. Pavyzdžiui, jie gali gabenti papildomas neigiamai įkrautas daleles į jau neigiamai įkrautą skyrių. Tačiau šiam procesui reikalingos energijos sąnaudos.
Funkcija, veiksmas ir užduotys
Jonų kanalai atlieka įvairias funkcijas. Siųstuvu nukreipti jonų kanalai sinapsės neuronų atlieka svarbią signalų perdavimo funkciją tarp skirtingų neuronų. Šio tipo jonų kanalai yra postsinapsiniame terminale. Atsiradus gaunamam signalui, sinapsė išleidžia konkretų neurotransmiteris. Siųstuvas patenka į sinapsinis plyšys ir jungiasi prie siųstuvo nukreiptų jonų kanalų receptorių. Jie atidaromi ir pakeičiamas postsinapso membraninis potencialas. Atsižvelgiant į tai, susidaro sužadinimo ar slopinimo membranos potencialas. Tai priklauso nuo to, ar membranos potencialas yra pakeltas ar nuleistas, ir tai savo ruožtu lemia jonų antplūdis per siųstuvo nukreiptą jonų kanalą. Dirgiklių perdavimas neurone tai gali būti smegenys arba taip pat nugaros smegenys, generuojamas jonų kanalų. Pavyzdžiui, regėjimo procesas yra įmanomas tokiu būdu, bet taip pat ir dirgiklių perdavimas refleksu, tokiu kaip pakinklio refleksas. Kai įvyksta membranos potencialo pokytis, jonų kanalai atsidaro išilgai neuronų. Tai sukuria pakitusio membranos potencialo laidumą, apimančią neuroną, panašų į domino efektą. Iš pradžių membranos įtampa atsiranda dėl to, kad neurono viduje yra neigiamas krūvis, o tarpląsteliniame plote - teigiamas krūvis. Viršijus vadinamąjį membranos įtampos ramybės potencialą, atsiranda membranos hiperpoliarizacija. Todėl membranos įtampa tampa dar neigiama. Tai atsitinka dėl jonų kanalų atidarymo arba taip pat uždarymo. Šie jonų kanalai yra kalis, kalcis, chloridas ir natris kanalus. Jie priklauso nuo įtampos, ty jie atsidaro arba užsidaro priklausomai nuo membranos potencialo. Šis procesas vadinamas Veiksmo potencialas ir yra padalintas į skirtingus žingsnius. Pirma, vyksta iniciacijos fazė. Tada vyksta depoliarizacija, po kurios seka repoliarizacija, kurioje vėl pasiekiamas poilsio potencialas. Tačiau paprastai hiperpoliarizacija įvyksta prieš repoliarizaciją. Tai padeda užtikrinti, kad daugiau Veiksmo potencialas suveikia iškart po to, kai įvyko potencialas ir atsiranda nuolatinis dirgiklis. Joniniai kanalai taip pat atlieka svarbią funkciją reguliuojant osmosą, taip pat palaikant rūgšties ir bazės subalansuoti organizme.
Formavimas, atsiradimas, savybės ir optimalios vertės
Kaip minėta anksčiau, yra aktyvių ir pasyvių jonų kanalų. Tačiau juos taip pat galima atskirti pagal jų steruerizacijos pobūdį. Tai yra įtampos nukreipti jonų kanalai, kurie naudojami stimulų perdavimui neuronuose. Jie taip pat gali būti nukreipti su ligandais, pavyzdžiui, per siųstuvą nukreipti jonų sinapsės signalams perduoti kitiems neuronams arba signalo perdavimui į raumenis. Kiti jonų kanalai yra mechaniškai jautrūs kanalai. Juos reguliuoja mechaniniai dirgikliai, tokie kaip slėgis. Temperatūros vartojami jonų kanalai atidaromi arba uždaromi, kai pasiekiama tam tikra temperatūros riba. Šviesos vartų jonų kanalus reguliuoja tam tikras šviesos bangos ilgis. To pavyzdys yra rodopsinas, kuris yra susietas su kanalu ir jį reguliuoja. Jie atsiranda, pavyzdžiui, akyje ir yra neatsiejami nuo regėjimo proceso.
Ligos ir sutrikimai
Jonų kanalus gali paveikti kai kurios ligos. Vienas besipielis yra brokuotas kalcis kanalas smegenėlė. Šis defektas sukelia epilepsija. Kitas pavyzdys yra Lamberto-Eatono sindromas. Tokiu atveju pacientai susiformuoja antikūnai nuo kalcis neuromuskulinės galinės plokštelės kanalai. Tai yra dirgiklio perdavimo sritis tarp neuronų ir raumenų. Signalai susilpnėja ir atsiranda raumenų silpnumas. Vyrams tai paprastai daro didesnę įtaką būklė nei moterų.
