Ionkanal

EN Ionkanal er et transmembranprotein som danner en pore i membranen og lar ioner passere gjennom membranen. Joner er elektrisk ladede partikler, de kan være positive, men også negativt ladede. De er i en konstant utveksling mellom cellen og dens omgivelser eller en annen nabocelle.

Hva er en ionekanal?

Membranen til en celle består av et lipid-dobbeltlag. Ionkanaler er transmembrane proteiner som spenner over membranen og lar ioner passere gjennom. Ionkanaler er også kjent som kanalproteiner fordi de danner en passasje.

Gruppen av ionekanaler er delt inn i forskjellige kategorier, de aktive og de passive ionekanalene. De aktive ionekanalene genererer gjennomgangen av ionene gjennom aktiv transport, så de krever energi for denne prosessen. De passive ionekanalene bruker derimot ingen energi og lar ioner passere gjennom en eksisterende elektrokjemisk gradient. Denne gradienten kan deles inn i kjemiske og elektriske komponenter. Den kjemiske gradienten beskriver en konsentrasjonsgradient. Partiklene til et bestemt stoff som kalium beveger seg på en ikke-koordinert måte mellom to avdelinger ved hjelp av ionekanaler.

Dette resulterer i en jevn fordeling av disse partiklene mellom de to avdelingene. Dette er også kjent som brunsk molekylær bevegelse. Den elektriske gradienten derimot inneholder fordelingen av elektrisk spenning. For eksempel, hvis det er en økt negativ ladning i et rom, dannes en elektrisk gradient. De positive partiklene i det andre kammeret beveger seg deretter til det negativt ladede kammeret for å kompensere for den ulik spenning som er bygd opp av gradienten. De aktive ionekanalene fungerer spesifikt mot en gradient. For eksempel kan de transportere ytterligere negativt ladede partikler inn i det allerede negativt ladede rommet. Imidlertid krever denne prosessen energiforbruk.

Funksjon, effekt og oppgaver

Ionkanaler har en rekke funksjoner. Senderstyrte ionekanaler i synapser av nerveceller spiller en viktig rolle i overføringen av signaler mellom forskjellige nevroner. Disse typer ionekanaler er lokalisert ved postsynaptisk terminering.

Hvis det er et innkommende signal, frigjør synapsen en viss nevrotransmitter. Dette kommer inn i det synaptiske gapet og binder seg til reseptorene til de senderstyrte ionekanalene. Dette åpner disse og endrer membranpotensialet til postsynapsen. Avhengig av situasjonen er det da et eksitatorisk eller hemmende membranpotensial. Dette avhenger av om membranpotensialet blir hevet eller senket, og dette blir igjen bestemt av tilstrømningen av ioner gjennom den senderstyrte ionekanalen. Overføring av stimuli i nevronen, dette kan være i hjernen eller i ryggmargen, genereres av ionekanaler. For eksempel blir prosessen med å se muliggjort, men også overføring av stimuli i en refleks som hamstringrefleks.

Når det er en endring i membranpotensialet, åpnes ionekanaler langs nevronene. Dette skaper en overføring av det endrede membranpotensialet langs en nevron som ligner en dominoeffekt. Membranspenningen oppstår fordi det er en negativ ladning inne i nevronen og en positiv ladning i det ekstracellulære området. Hvis det såkalte hvilepotensialet til membranspenningen overskrides, skjer hyperpolarisering av membranen. Dette gjør membranspenningen enda mer negativ. Dette skjer på grunn av åpning eller lukking av ionekanalene. Disse ionekanalene er kalium-, kalsium-, klorid- og natriumkanaler. De er spenningsavhengige, så de åpnes eller lukkes avhengig av membranpotensialet.

Denne prosessen er kjent som handlingspotensial og er delt inn i forskjellige trinn. Først er det innledningsfasen. Dette blir fulgt av depolarisering etterfulgt av repolarisering, der hvilepotensialet nås igjen. Vanligvis skjer imidlertid hyperpolarisering før repolarisering. Dette tjener til å sikre at ingen ytterligere handlingspotensial utløses direkte etter at handlingspotensialet har funnet sted, og at en permanent stimulans oppstår. Ionkanaler har også en viktig funksjon i å regulere osmose og i å opprettholde syre-base-balansen i kroppen.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Som allerede nevnt er det aktive og passive ionekanaler. Imidlertid kan de også skilles ut fra måten de kontrolleres på. Dette er spenningskontrollerte ionekanaler som brukes til å overføre stimuli i nevroner. De kan også styres av ligander, så som de senderstyrte ionekanalene i synapene for overføring av signaler til andre nevroner eller for signaloverføring til musklene.

Ytterligere ionekanaler er de mekanosensitive kanalene. De er regulert av mekaniske stimuli som trykk. Temperaturkontrollerte ionekanaler åpnes eller lukkes når en viss terskelverdi på en temperatur er nådd. Og lysstyrte ionekanaler reguleres av en viss bølgelengde av lys. Et eksempel på dette er rhodopsin, som er bundet til en kanal og regulerer den. Disse forekommer for eksempel i øyet og er integrert i den visuelle prosessen.

Sykdommer og lidelser

Ionkanaler kan påvirkes av noen sykdommer. Et eksempel er en mangelfull kalsiumkanal i lillehjernen. Denne defekten er en trigger for epilepsi. Et annet eksempel er Lambert-Eaton syndrom.

Pasientene utvikler antistoffer mot kalsiumkanalene i den neuromuskulære endeplaten. Dette er området med stimulansoverføring mellom nevroner og muskler. Signalene svekkes og muskelsvakhet oppstår. Menn har en tendens til å være mer sannsynlig å lide av denne tilstanden enn kvinner.