Йонният канал е танмембранен протеин, който образува пори в мембраната и позволява на йоните да преминават през нея. Йоните са електрически заредени частици; те могат да бъдат позитивни, но и отрицателно заредени. Те са в постоянен обмен между клетката и нейната среда или друга съседна клетка.
Какво представлява йонният канал?
Мембраната на клетката се състои от липиден двуслой. Йонните канали са трансмембранни протеини които обхващат мембраната и позволяват на йоните да преминават. Йонните канали се наричат още канални протеини защото те образуват коридор. Групата на йонните канали е разделена на различни категории, активните йонни канали и пасивните йонни канали. Активните йонни канали създават преминаването на йони чрез активен транспорт, като по този начин се изисква енергия за този процес. Пасивните йонни канали, от друга страна, не консумират енергия и позволяват преминаването на йони по вече съществуващ електрохимичен градиент. Този градиент може да бъде разделен на химичните и електрохимичните компоненти. Химичният градиент описва a концентрация градиент. Частиците на определено вещество, като напр калий, движете се некоординирано между две отделения с помощта на йонни канали. Това води до униформа разпределение от тези частици между двете отделения. Това се нарича още молекулярно движение на Браун. Електрическият градиент, от друга страна, включва разпределение на електрическо напрежение. Например, ако има увеличен отрицателен заряд в едно отделение, се образува електрически градиент. След това положителните частици на другото отделение се преместват в отрицателно зареденото отделение, за да балансират неравномерното напрежение, натрупано от градиента. Активните йонни канали специално работят срещу градиент. Например, те могат да транспортират допълнителни отрицателно заредени частици във вече отрицателно зареденото отделение. Този процес обаче изисква изразходване на енергия.
Функция, действие и задачи
Йонните канали имат разнообразни функции. Затворени от предавателя йонни канали на синапси на невроните имат важна функция при предаването на сигнали между различни неврони. Тези видове йонни канали са разположени в постсинаптичния терминал. Когато се появи входящ сигнал, синапсът освобождава специфичен невротрансмитер. Предавателят влиза в синаптична цепка и се свързва с рецепторите на затворените от предавателя йонни канали. Те се отварят и мембранният потенциал на постсинапса се променя. В зависимост от това се създава възбуждащ или инхибиторен мембранен потенциал. Това зависи от това дали мембранният потенциал се повишава или намалява и това от своя страна се определя от притока на йони през йонния канал, затворен от предавателя. Предаването на стимули в неврона, това може да бъде в мозък или също в гръбначен мозък, се генерира от йонни канали. Например процесът на зрение е възможен по този начин, но също така и предаването на дразнители в рефлекс като рефлекс на подколенното сухожилие. Когато настъпи промяна в мембранния потенциал, настъпва отваряне на йонни канали по невроните. Това създава проводимост на променения мембранен потенциал, задействащ неврон, подобен на домино ефект. Мембранното напрежение първоначално възниква, защото вътре в неврона има отрицателен заряд и положителен заряд в извънклетъчната област. Ако така нареченият потенциал за почивка на мембранното напрежение е надвишен, настъпва хиперполяризация на мембраната. В резултат на това мембранното напрежение става още по-отрицателно. Това се случва поради отварянето или също затварянето на йонните канали. Тези йонни канали са калий, калций, хлорид намлява натрий канали. Те зависят от напрежението, т.е. отварят се или се затварят в зависимост от мембранния потенциал. Този процес се нарича потенциал за действие и е разделен на различни стъпки. Първо, настъпва фазата на иницииране. След това има деполяризация, последвана от реполяризация, при която потенциалът за почивка се достига отново. Обикновено обаче хиперполяризацията настъпва преди реполяризация. Това служи, за да се гарантира, че няма повече потенциал за действие се задейства директно след настъпилия потенциал за действие и възникване на непрекъснат стимул. Йонните канали също имат важна функция в регулирането на осмозата, както и в поддържането на киселинно-алкалната баланс в тялото.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
Както бе споменато по-рано, съществуват активни и пасивни йонни канали. Те обаче могат да бъдат разграничени въз основа на естеството на тяхното стериризиране. Това са йонни канали с напрежение, които служат за предаване на стимул в невроните. Те могат също така да бъдат лигандно затворени, като например затворените от предавателя йонни канали на синапси за предаване на сигнали към други неврони или също за предаване на сигнал към мускулите. Други йонни канали са механично чувствителните канали. Те се регулират от механични стимули като натиск. Температурно-затворените йонни канали се отварят или затварят, когато се достигне определен праг на температурата. И йонните канали със затворени светлини се регулират от специфична дължина на вълната на светлината. Пример за това е родопсин, който е свързан с канал и го регулира. Те се появяват например в окото и са неразделна част от зрителния процес.
Болести и разстройства
Йонните канали могат да бъдат засегнати от някои заболявания. Един безипиел е дефектен калций канал в малък мозък. Този дефект е спусък за епилепсия. Друг пример е синдромът на Ламбърт-Итън. В този случай пациентите се формират антитела срещу калций канали на нервно-мускулната крайна плоча. Това е областта на предаване на стимула между невроните и мускулатурата. Сигналите са отслабени и резултат от мускулната слабост. Мъжете са склонни да бъдат по-засегнати от това състояние отколкото жените.
