Iónový kanál je tansmembránový proteín, ktorý vytvára póry v membráne a umožňuje cez ňu prechádzať ióny. Ióny sú elektricky nabité častice; môžu byť postitívne, ale aj negatívne nabité. Sú v neustálej výmene medzi bunkou a jej prostredím alebo inou susednou bunkou.
Čo je to iónový kanál?
Membrána bunky sa skladá z lipidovej dvojvrstvy. Iónové kanály sú transmembránové proteíny ktoré prechádzajú membránou a umožňujú priechod iónom. Iónové kanály sa tiež nazývajú kanály proteíny pretože tvoria priechod. Skupina iónových kanálov je rozdelená do rôznych kategórií, aktívne iónové kanály a pasívne iónové kanály. Aktívne iónové kanály vytvárajú prechod iónov aktívnym transportom, čo si vyžaduje energiu na tento proces. Pasívne iónové kanály na druhej strane nespotrebúvajú energiu a umožňujú prechod iónov pozdĺž už existujúceho eletrochemického gradientu. Tento gradient možno rozdeliť na chemickú a elektrochemickú zložku. Chemický gradient popisuje a koncentrácie sklon. Častice určitej látky, ako napr draslík, pohybujte sa nekoordinovane medzi dvoma oddeleniami pomocou iónových kanálov. Výsledkom je uniforma distribúcia týchto častíc medzi dvoma oddeleniami. Toto sa označuje aj ako Brownov molekulárny pohyb. Elektrický gradient na druhej strane zahŕňa distribúcia elektrického napätia. Napríklad, ak je v jednom oddelení zvýšený negatívny náboj, vytvorí sa elektrický gradient. Pozitívne častice druhého oddielu sa potom pohybujú do záporne nabitého oddielu, aby vyvážili nerovnaké napätie vytvárané gradientom. Aktívne iónové kanály konkrétne pracujú proti gradientu. Môžu napríklad transportovať ďalšie negatívne nabité častice do už negatívne nabitého oddelenia. Tento proces však vyžaduje výdaj energie.
Funkcia, činnosť a úlohy
Iónové kanály majú rôzne funkcie. Vysielačom riadené iónové kanály synapsie neurónov majú dôležitú funkciu pri prenose signálov medzi rôznymi neurónmi. Tieto typy iónových kanálov sú umiestnené na postsynaptickom konci. Keď dôjde k prichádzajúcemu signálu, synapsia uvoľní konkrétny signál neurotransmiter. Vysielač vstupuje do Synaptická štrbina a viaže sa na receptory iónových kanálov riadených vysielačom. Tieto sa otvoria a membránový potenciál postsynapsy sa zmení. V závislosti od toho sa vytvára excitačný alebo inhibičný membránový potenciál. To závisí od toho, či je membránový potenciál zvýšený alebo znížený, a to je zase určené prítokom iónov cez iónový kanál riadený vysielačom. Prenos stimulov v neuróne, tento môže byť v mozog alebo tiež v miecha, je generovaný iónovými kanálmi. Týmto spôsobom je umožnený napríklad proces videnia, ale aj prenos podnetov v reflexe, ako je hamstringový reflex. Keď dôjde k zmene membránového potenciálu, dôjde k otvoreniu iónových kanálov pozdĺž neurónov. Takto sa vytvorí vedenie zmeneného membránového potenciálu, ktorý obklopuje neurón podobný dominovému efektu. Membránové napätie spočiatku vzniká, pretože vo vnútri neurónu je negatívny náboj a v extracelulárnej oblasti pozitívny náboj. Ak dôjde k prekročeniu takzvaného pokojového potenciálu membránového napätia, dôjde k hyperpolarizácii membrány. Výsledkom je, že membránové napätie sa stáva ešte zápornejším. To sa deje v dôsledku otvorenia alebo tiež zatvorenia iónových kanálov. Tieto iónové kanály sú draslík, vápnik, chlorid a sodík kanály. Sú závislé od napätia, tj. Sa otvárajú alebo zatvárajú v závislosti od potenciálu membrány. Tento proces sa nazýva akčný potenciál a je rozdelený do rôznych krokov. Najskôr nastane iniciačná fáza. Potom nasleduje depolarizácia, po ktorej nasleduje repolarizácia, pri ktorej sa opäť dosiahne pokojový potenciál. Spravidla však k hyperpolarizácii dôjde pred repolarizáciou. To slúži na zabezpečenie toho, aby už ďalej akčný potenciál sa spúšťa bezprostredne po výskyte akčného potenciálu a nepretržitom stimule. Iónové kanály majú tiež dôležitú funkciu pri regulácii osmózy a pri udržiavaní acidobázickej rovnováhy vyvážiť v tele.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
Ako už bolo spomenuté, existujú aktívne a pasívne iónové kanály. Možno ich však rozlíšiť na základe povahy ich steruerizácie. Jedná sa o napäťovo riadené iónové kanály, ktoré slúžia na prenos stimulov v neurónoch. Môžu byť tiež ligandovo-bránové, ako napríklad iónové kanály vysielacie-riadené synapsie na prenos signálov do iných neurónov alebo tiež na prenos signálu do svalov. Ostatné iónové kanály sú kanály citlivé na mechanosenzity. Regulujú sa mechanickými stimulmi, ako je tlak. Teplotne riadené iónové kanály sa otvárajú alebo zatvárajú pri dosiahnutí určitého prahu teploty. A iónové kanály so svetelnou bránou sú regulované špecifickou vlnovou dĺžkou svetla. Príkladom toho je rodopsín, ktorý je naviazaný na kanál a reguluje ho. Vyskytujú sa napríklad v oku a sú neoddeliteľnou súčasťou vizuálneho procesu.
Choroby a poruchy
Iónové kanály môžu byť ovplyvnené niektorými chorobami. Jeden besipiel je chybný vápnik kanál v mozoček. Táto chyba je spúšťačom epilepsie. Ďalším príkladom je Lambert-Eatonov syndróm. V tomto prípade sa tvoria pacienti protilátky proti vápnik kanály nervosvalovej koncovej platničky. Toto je oblasť prenosu stimulov medzi neurónmi a svalstvom. Signály sú oslabené a výsledkom je svalová slabosť. Muži bývajú týmto postihnutí viac stav ako ženy.
