En ionekanal er et tansmembranprotein som danner en pore i membranen og lar ioner passere gjennom den. Ioner er elektrisk ladede partikler; de kan være postitive, men også negativt ladede. De er i konstant utveksling mellom cellen og dens omgivelser eller en annen nabocelle.
Hva er en ionkanal?
Membranen til en celle består av et lipiddobbelag. Ionekanaler er transmembran proteiner som spenner over membranen og lar ioner passere gjennom. Ionekanaler kalles også kanal proteiner fordi de danner en gang. Gruppen av ionekanaler er delt inn i forskjellige kategorier, de aktive ionekanalene og de passive ionekanalene. De aktive ionekanalene skaper passasje av ioner ved aktiv transport, og krever derfor energi for denne prosessen. De passive ionekanalene bruker derimot ikke energi og tillater passering av ioner langs en allerede eksisterende elektrokjemisk gradient. Denne gradienten kan deles inn i kjemiske og elektrokjemiske komponenter. Den kjemiske gradienten beskriver en konsentrasjon gradient. Partiklene til et bestemt stoff, for eksempel kalium, flytt ukoordinert mellom to rom ved hjelp av ionekanaler. Dette resulterer i en uniform distribusjon mellom disse partiklene. Dette blir også referert til som brunsmolekylær bevegelse. Den elektriske gradienten involverer derimot distribusjon av elektrisk spenning. For eksempel, hvis det er en økt negativ ladning i ett rom, dannes en elektrisk gradient. De positive partiklene i det andre rommet beveger seg deretter til det negativt ladede rommet for å balansere den ulike spenningen som er bygd opp av gradienten. De aktive ionekanalene virker spesifikt mot en gradient. For eksempel kan de transportere ytterligere negativt ladede partikler inn i det allerede negativt ladede rommet. Imidlertid krever denne prosessen et forbruk av energi.
Funksjon, handling og oppgaver
Ionekanaler har en rekke funksjoner. Sender-gated ion kanaler av synapser av nevroner har en viktig funksjon i overføring av signaler mellom forskjellige nevroner. Disse typer ionekanaler er lokalisert ved den postsynaptiske terminalen. Når et innkommende signal oppstår, frigjør synapsen et spesifikt nevrotransmitter. Senderen går inn i synaptisk kløft og binder seg til reseptorene til de transmitterte ionekanalene. Disse åpnes og membranpotensialet til postsynaps endres. Avhengig av dette produseres et eksiterende eller inhiberende membranpotensial. Dette avhenger av om membranpotensialet blir hevet eller senket, og dette bestemmes igjen av tilstrømningen av ioner gjennom den sendergate ionekanalen. Overføring av stimuli i nevronen, dette kan være i hjerne eller også i ryggmarg, genereres av ionekanaler. For eksempel blir synsprosessen mulig på denne måten, men også overføring av stimuli i en refleks som hamstringrefleksen. Når det skjer en endring i membranpotensial, oppstår åpningen av ionekanaler langs nevroner. Dette skaper ledning av det endrede membranpotensialet og en nevron som ligner på en dominoeffekt. Membranspenningen oppstår først fordi det er en negativ ladning inne i nevronet og en positiv ladning i det ekstracellulære området. Hvis det såkalte hvilepotensialet til membranspenningen overskrides, oppstår hyperpolarisering av membranen. Som et resultat blir membranspenningen enda mer negativ. Dette skjer på grunn av åpning eller lukking av ionekanalene. Disse ionekanalene er kalium, kalsium, klorid og natrium kanaler. De er spenningsavhengige, dvs. de åpnes eller lukkes avhengig av membranpotensialet. Denne prosessen kalles handlingspotensial og er delt inn i forskjellige trinn. Først innledningsfasen inntreffer. Deretter er det depolarisering etterfulgt av repolarisering der hvilepotensialet nås igjen. Vanligvis forekommer imidlertid hyperpolarisering før repolarisering. Dette tjener til å sikre at ikke lenger handlingspotensial utløses direkte etter handlingspotensialet som har oppstått og at en kontinuerlig stimulus oppstår. Ionkanaler har også en viktig funksjon i reguleringen av osmose så vel som i vedlikehold av syrebase balansere i kroppen.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Som nevnt tidligere, er det aktive og passive ionekanaler. Imidlertid kan de også skille seg ut fra arten av sterilisering. Dette er spenningsstyrte ionekanaler som tjener til stimulansoverføring i nevroner. De kan også ligand-gated, slik som transmitter-gated ion kanaler av synapser for å videreformidle signaler til andre nevroner eller også for signaloverføring til musklene. Andre ionekanaler er de mekanosensitive kanalene. De reguleres av mekaniske stimuli som trykk. Temperaturgatede ionekanaler åpnes eller lukkes når en viss temperaturgrense er nådd. Og lysgatede ionekanaler reguleres av en bestemt lysbølgelengde. Et eksempel på dette er rodopsin, 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. En besipiel er defekt kalsium kanal i lillehjernen. Denne feilen er en utløser for epilepsi. Et annet eksempel er Lambert-Eaton syndrom. I dette tilfellet dannes pasienter antistoffer mot kalsium kanaler i den nevromuskulære endeplaten. Dette er området for overføring av stimulus mellom nevroner og muskulatur. Signaler svekkes og muskelsvakhet resulterer. Menn har en tendens til å bli mer berørt av dette tilstand enn kvinner.
