Co to są kanały jonowe?

Kanały jonowe znajdują się w błonach komórkowych wszystkich komórek biologicznych. Kanały są tworzone przez białka, które tworzą pory w błonie plazmatycznej. Pory pozwalają jonom, które nie mogą przejść bezpośrednio przez błonę komórkową, przemieszczać się do i z komórek. Większość kanałów składa się z więcej niż jednego białka i są w rzeczywistości kompleksami białek znajdującymi się w błonie.

Rodzaj atomu, jony są zróżnicowane dzięki nierównomiernej liczbie elektronów i protonów. Jon ma ładunek ujemny lub dodatni w zależności od tego, czy odpowiednio jest więcej elektronów czy protonów. Dwuwarstwa fosfolipidowa, która tworzy błonę komórkową, ma swój własny ładunek i faktycznie działa jako bariera dla swobodnie przechodzących przez nią jonów. To jest powód, dla którego kanały jonowe są niezbędne w błonach komórkowych.

Kanały jonowe działają jak izolatory elektryczne i zapewniają ścieżkę dla jonów do przechodzenia do lub z komórki. Każdy kanał jonowy działa jako katalizator w procesie, który przenosi jon z jednej strony błony komórkowej na drugą. Kanał może być otwarty lub zamknięty, z przejściem między tymi dwoma stanami, gdy jon wiąże się z właściwym miejscem w kanale jonowym.

Zmiana między stanem otwartym a zamkniętym kanału jonowego jest nazywana bramkowaniem. Czynniki zewnętrzne odgrywają rolę w tym, czy brama jest otwarta, czy zamknięta. Istnieją różne grupy kanałów jonowych i można je pogrupować według fizycznych i chemicznych czynników zewnętrznych odgrywających rolę w otwieraniu i zamykaniu bramki.

Niektóre kanały jonowe są „bramkowane ligandem”, a te otwierają się i zamykają, gdy ligand lub przekaźnik chemiczny, taki jak neuroprzekaźnik, wiąże się z receptorem na kanale. Kanały jonowe bramkowane napięciem są otwierane lub zamykane, gdy dochodzi do zmian różnicy potencjałów elektrycznych lub napięcia wokół kanału. Ten rodzaj najczęściej występuje w komórkach nerwowych i mięśniowych. Drugie przekaźnikowe bramkowane kanały jonowe mają modulowaną aktywność przez grupę białek zwanych białkami G. Kanały wrażliwe na mechanizmy są stymulowane przez zewnętrzne bodźce mechaniczne, takie jak dotyk i zmiany ciśnienia osmotycznego.

Oprócz aktywacji przez zewnętrzne modulatory, kanały jonowe mogą być również selektywne w odniesieniu do tego, które jony przechodzą przez kanał. Kształt, rozmiar i ładunek jonu mogą wpływać na to, czy kanał się otworzy, czy zamknie, umożliwiając ruch przez błonę komórkową. Typowe przykłady kanałów specyficznych dla jonów obejmują kanały potasowe, kanały chlorkowe, kanały sodowe i kanały wapniowe.