A Canal Ion este o proteină transmembranară care formează un por în membrană și permite trecerea ionilor prin membrană. Ionii sunt particule încărcate electric, ele pot fi încărcate pozitiv, dar și negativ. Acestea se află într-un schimb constant între celulă și mediul său sau o altă celulă vecină.
Ce este un canal ionic?
Membrana unei celule constă dintr-o stratură lipidică. Canalele ionice sunt proteine transmembranare care întind membrana și permit trecerea ionilor. Canalele ionice sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de proteine de canal, deoarece formează un pasaj.
Grupul de canale ionice este împărțit în diferite categorii, canalele ionice active și pasive. Canalele ionice active generează trecerea ionilor prin transport activ, deci necesită energie pentru acest proces. Pe de altă parte, canalele ionice pasive nu consumă energie și permit ionilor să treacă de-a lungul unui gradient electrochimic existent. Acest gradient poate fi împărțit în componente chimice și electrice. Gradientul chimic descrie un gradient de concentrație. Particulele unei anumite substanțe, cum ar fi potasiul, se deplasează într-un mod necoordonat între două compartimente cu ajutorul canalelor ionice.
Aceasta duce la o distribuție uniformă a acestor particule între cele două compartimente. Aceasta este cunoscută și sub denumirea de mișcare moleculară browniană. Pe de altă parte, gradientul electric conține distribuția tensiunii electrice. De exemplu, dacă există o încărcare negativă crescută într-un compartiment, se formează un gradient electric. Particulele pozitive ale celuilalt compartiment se deplasează apoi în compartimentul încărcat negativ pentru a compensa tensiunea inegală acumulată de gradient. Canalele ionice active funcționează în mod specific împotriva unui gradient. De exemplu, ele pot transporta alte particule încărcate negativ în compartimentul deja încărcat negativ. Cu toate acestea, acest proces necesită o cheltuială de energie.
Funcție, efect și sarcini
Canalele ionice au o varietate de funcții. Canalele ionice controlate de emițător în sinapsele celulelor nervoase joacă un rol important în transmiterea semnalelor între diferiți neuroni. Aceste tipuri de canale ionice sunt localizate la terminația postsinaptică.
Dacă există un semnal de intrare, sinapsa eliberează un anumit neurotransmițător. Aceasta intră în golul sinaptic și se leagă de receptorii canalelor ionice controlate de emițător. Aceasta deschide acestea și schimbă potențialul de membrană al postsinapsei. În funcție de situație, există apoi un potențial excitator sau inhibitor al membranei. Aceasta depinde dacă potențialul membranei este crescut sau scăzut, iar acest lucru este determinat de fluxul de ioni prin canalul ionic controlat de emițător. Transmiterea stimulilor în neuron, aceasta poate fi în creier sau în măduva spinării, este generată de canale ionice. De exemplu, procesul de a vedea este posibil, dar și transmiterea de stimuli în cazul unui reflex, cum ar fi reflexul hamstring.
Când există o schimbare a potențialului membranei, canalele ionice se deschid de-a lungul neuronilor. Aceasta creează o transmitere a potențialului de membrană modificat de-a lungul unui neuron similar cu un efect de domino. Tensiunea membranei apare deoarece există o încărcătură negativă în interiorul neuronului și o încărcare pozitivă în zona extracelulară. Dacă se depășește așa-numitul potențial de repaus al tensiunii membranei, apare hiperpolarizarea membranei. Acest lucru face ca tensiunea membranei să fie și mai negativă. Acest lucru se întâmplă datorită deschiderii sau închiderii canalelor ionice. Aceste canale ionice sunt canale de potasiu, calciu, clorură și sodiu. Sunt dependente de tensiune, deci se deschid sau se închid în funcție de potențialul membranei.
Acest proces este cunoscut sub numele de potențial de acțiune și este împărțit în diferite etape. Mai întâi există faza de inițiere. Aceasta este urmată de depolarizare urmată de repolarizare, în care potențialul de repaus este atins din nou. De obicei, însă, hiperpolarizarea apare înainte de repolarizare. Aceasta servește pentru a se asigura că niciun potențial suplimentar nu este declanșat direct după ce a avut loc potențialul de acțiune și că apare un stimul permanent. Canalele ionice au și o funcție importantă în reglarea osmozei și în menținerea echilibrului acido-bazic în organism.
Educație, apariție, proprietăți și valori optime
După cum am menționat deja, există canale ionice active și pasive. Cu toate acestea, ele pot fi distinse și pe baza modului în care sunt controlate. Acestea sunt canale ionice controlate de tensiune, care sunt utilizate pentru a transmite stimuli în neuroni. Ele pot fi, de asemenea, controlate de liganzi, cum ar fi canalele ionice controlate de emițător ale sinapselor pentru transmiterea semnalelor către alți neuroni sau, de asemenea, pentru transmiterea semnalelor către mușchi.
Alte canale ionice sunt canale mecanosensibile. Sunt reglate de stimuli mecanici precum presiunea. Canalele ionice controlate de temperatură sunt deschise sau închise atunci când este atinsă o anumită valoare a pragului unei temperaturi. Și canalele ionice controlate de lumină sunt reglate de o anumită lungime de undă a luminii. Un exemplu în acest sens este rodopsina, care este legată de un canal și îl reglează. Acestea apar, de exemplu, în ochi și sunt integrate în procesul vizual.
Boli și tulburări
Canalele ionice pot fi afectate de unele boli. Un exemplu este un canal de calciu defect în cerebel. Acest defect este un declanșator al epilepsiei. Un alt exemplu este sindromul Lambert-Eaton.
Pacienții dezvoltă anticorpi împotriva canalelor de calciu ale plăcii finale neuromusculare. Aceasta este zona de transmitere a stimulului între neuroni și mușchi. Semnalele sunt slăbite și apare slăbiciunea musculară. Bărbații tind să aibă mai multe șanse să sufere de această afecțiune decât femeile.
