Ionski kanal je beljakovina iz tansmembrane, ki tvori pore v membrani in omogoča prehod ionov skozi njo. Ioni so električno nabiti delci; lahko so pozitivni, a tudi negativno nabiti. Stalno so v izmenjavi med celico in njenim okoljem ali drugo sosednjo celico.
Kaj je ionski kanal?
Membrana celice je sestavljena iz lipidnega dvosloja. Ionski kanali so transmembranski beljakovin ki zajemajo membrano in omogočajo prehod ionov. Ionski kanali se imenujejo tudi kanalski beljakovin ker tvorijo prehod. Skupina ionskih kanalov je razdeljena na različne kategorije, aktivne ionske kanale in pasivne ionske kanale. Aktivni ionski kanali ustvarjajo prehod ionov z aktivnim transportom, zato potrebujejo energijo za ta postopek. Pasivni ionski kanali pa ne porabljajo energije in omogočajo prehod ionov po že obstoječem elektrokemičnem gradientu. Ta gradient lahko razdelimo na kemične in elektrokemične komponente. Kemični gradient opisuje a koncentracija gradient. Delci določene snovi, kot npr kalij, premikajte se neusklajeno med dvema predelkoma s pomočjo ionskih kanalov. Rezultat tega je uniforma distribucija teh delcev med obema predelkoma. To se imenuje tudi Brownovo molekularno gibanje. Električni gradient pa vključuje distribucija električne napetosti. Če je na primer v enem oddelku povečan negativni naboj, se tvori električni gradient. Pozitivni delci drugega oddelka se nato premaknejo v negativno napolnjen oddelek, da uravnotežijo neenako napetost, ki jo gradi gradient. Aktivni ionski kanali delujejo posebej proti gradientu. Tako lahko na primer v že negativno napolnjen predelek prepeljejo dodatne negativno nabite delce. Vendar ta postopek zahteva porabo energije.
Funkcija, dejanje in naloge
Ionski kanali imajo različne funkcije. Ionski kanali z oddajnikom sinapse imajo nevroni pomembno vlogo pri prenosu signalov med različnimi nevroni. Te vrste ionskih kanalov se nahajajo na postsinaptičnem terminalu. Ko pride dohodni signal, sinapsa sprosti določeno nevrotransmiter. Oddajnik vstopi v sinaptična špranja in se veže na receptorje oddajniških ionskih kanalov. Te se odprejo in spremeni se membranski potencial postsinapse. Glede na to nastane ekscitacijski ali zaviralni membranski potencial. To je odvisno od tega, ali je membranski potencial zvišan ali znižan, to pa je določeno z dotokom ionov skozi oddajni ionski kanal. Prenos dražljajev v nevronu, to je lahko v možganov ali tudi v hrbtenjača, ustvarjajo jonski kanali. Tako je na primer omogočen proces vida, pa tudi prenos dražljajev v refleksu, kot je refleks tetive. Ko pride do spremembe membranskega potenciala, pride do odpiranja ionskih kanalov vzdolž nevronov. To ustvarja prevodnost spremenjenega membranskega potenciala, ki povzroča nevrone, podobne domino učinkom. Napetost membrane se sprva pojavi, ker je v nevronu negativen naboj, v zunajceličnem predelu pa pozitiven naboj. Če je tako imenovani potencial mirovanja napetosti membrane presežen, pride do hiperpolarizacije membrane. Posledično napetost membrane postane še bolj negativna. To se zgodi zaradi odpiranja ali tudi zapiranja ionskih kanalov. Ti ionski kanali so kalij, kalcij, klorid in natrijev kanalov. So odvisni od napetosti, torej se odpirajo ali zapirajo glede na membranski potencial. Ta postopek se imenuje akcijski potencial in je razdeljen na različne korake. Najprej nastopi začetna faza. Nato sledi depolarizacija, ki ji sledi repolarizacija, pri kateri se spet doseže počitek. Običajno pa se hiperpolarizacija zgodi pred repolarizacijo. To služi temu, da ne bo več akcijski potencial sproži se neposredno po akcijskem potencialu, ki se je pojavil in se pojavi neprekinjen dražljaj. Ionski kanali imajo tudi pomembno vlogo pri uravnavanju osmoze in vzdrževanju kislinsko-bazične ravnovesje v telesu.
Nastanek, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Kot smo že omenili, obstajajo aktivni in pasivni ionski kanali. Lahko pa jih ločimo tudi glede na naravo njihove sterilizacije. To so ionski kanali z napetostjo, ki služijo za prenos dražljajev v nevronih. Lahko so tudi ligandno vezani, kot so ionski kanali s prenosnikom sinapse za posredovanje signalov drugim nevronom ali tudi za prenos signala v mišice. Drugi ionski kanali so mehanosesenzibilni kanali. Uravnavajo jih mehanski dražljaji, kot je pritisk. Temperaturno vezani ionski kanali se odprejo ali zaprejo, ko je dosežen določen prag temperature. Svetlobni ionski kanali se uravnavajo z določeno valovno dolžino svetlobe. Primer tega je rodopsin, ki je vezan na kanal in ga uravnava. Ti se denimo pojavijo v očesu in so sestavni del vizualnega procesa.
Bolezni in motnje
Na ionske kanale lahko vplivajo nekatere bolezni. En besipiel je pokvarjen kalcij v kanalu možganov. Ta napaka je sprožilec za epilepsija. Drug primer je Lambert-Eatonov sindrom. V tem primeru se oblikujejo bolniki protitelesa proti kalcij kanali živčno-mišične končne plošče. To je področje prenosa dražljaja med nevroni in muskulaturo. Signali so oslabljeni in posledica je mišična oslabelost. Moški so bolj prizadeti zaradi tega stanje kot ženske.
