Struktura ionskih kanalov, funkcije, vrste

The Ionski kanali Gre za votle membranalne strukture, ki tvorijo kanale ali pore, ki prečkajo debelino membrane in na zunanjo stran celice sporočajo s citosolom in obratno; Nekateri imajo lahko sistem vrat, ki ureja njegovo odprtino.

Ti kanali so polni vode in nadzorujejo prehod določenih ionov z ene strani na drugo membrano. Tvorijo jih beljakovine, značilne za celične membrane, ki tvorijo cilindrične strukture v obliki cevi, ki gredo skozi njih.

Odprta in zaprta konformacija ionskega kanala (vir: efazzari [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)] prek Wikimedia Commons)

Transportne mehanizme skozi te membrane lahko široko razvrstimo v pasiven ali aktiven prevoz. Obveznosti so tiste, ki omogočajo prehod snovi v prid njihovim koncentracijskim gradientom, medtem ko sredstva zahtevajo porabo energije, saj izpodrivajo snovi glede na svoje koncentracijske gradiente.

Ionski kanali predstavljajo pasivni transportni mehanizem, ki ga je mogoče razvrstiti glede na njihovo specifičnost, torej glede na vrsto iona, ki ga pustijo, ali odvisno od načina, kako se odprejo ali zaprejo ali zaprejo.

https: // giphy.com/gifs/ion-kannel-y07c7CoigykJl6tzz

Glavna funkcija teh membranalnih transportnih sistemov je omogočiti regulirani prehod snovi v celicah ali zunaj nje in tako ohraniti znotrajcelične koncentracije ionov in drugih snovi.

Prisotnost celičnih membran in ionskih kanalov bistveno za vzdrževanje razlik v koncentraciji med znotrajceličnim in zunajceličnim medijem, kar ima pomen z mnogih vidikov.

Ionski kanali, zlasti odvisni ligand, so zelo pomembni v farmakologiji in medicini, saj lahko veliko zdravil posnema funkcije naravnih ligandov in se pridružijo kanalu, odpirajo ali zapirajo, kot je to primer.

Druga zdravila lahko blokirajo mesto Unije in tako preprečijo delovanje naravnega liganda.

[TOC]

Struktura

Struktura ionskih kanalov tvori specifični transmembranski proteini, ki imajo cevasto obliko in puščajo pore ali luknjo, ki omogoča komunikacijo med notranjostjo in zunanjostjo celice ali med znotrajceličnimi predelki (organeli).

Vsak ionski kanal pomeni specifični strukturni protein membrane in več kot 100 genov, ki kodirajo določene ionske kanale.

Za natrijev kanal na primer 10 genov, imenovanih Scn ki kodirajo različne beljakovine, razporejene v različnih tkivih z določenimi funkcijami in strukturami.

Prav tako veliko genov, ki kodificirajo različne beljakovine, ki sestavljajo kalijeve kanale, ki spadajo v različne družine in imajo različne mehanizme za aktivacijo, odpiranje in inaktivacijo.

Beljakovinska struktura ionskega kanala

Običajno je funkcionalni ionski kanal, povezan z membrano.

Shema membranalnih podenot ionskega kanala (vir: efazzari [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)] prek Wikimedia Commons)

Vsaka podenota se razlikuje glede na značilnosti in lastnosti kanala, saj so številne značilne za nekatere ione in imajo različne mehanizme odpiranja in zapiranja.

Vam lahko služi: cnidociti: značilnosti, struktura, funkcije, vrste

Nekateri kanali so sestavljeni iz ene same polipeptidne verige, organizirane v ponavljajočih se motivih, ki gredo skozi membransko debelino in delujejo kot ekvivalent beljakovinske podenote.

Poleg teh podenot, ki jih v literaturi poznamo kot α podenote, imajo nekateri ionski kanali tudi eno ali več pomožnih podenot (ß ali γ), ki uravnavajo odpiranje in zapiranje le -teh.

Specifičnost vsakega kanala je povezana s premerom pore, ki jo tvorijo transmembranalni beljakovine in stranske verige (─R) aminokislin, ki jih nastajajo.

Na ta način obstajajo kanali, ki pogrešajo le natrij, kalij, kalcijeve ione in tako naprej, ker stranske verige delujejo kot "sito".

Dodatne strukturne značilnosti

Druga pomembna značilnost številnih kanalov so vrata. Kanale s temi lastnostmi lahko odprete ali zaprete pred lokalnimi spremembami, ki se pojavijo v membranalnem mikroenku, ki obdaja kanal.

Glede na vrsto kanala so te spremembe lahko mehanske, toplotne (temperaturne spremembe), električne (spremembe napetosti) ali kemikalij (vezava ligand).

Vendar pa v tako imenovanih pasivnih ionskih kanalih, ki so tisti, ki ostanejo odprti in omogočajo določen korak določenih ionov, te strukture nimajo vrat ali so občutljive na ligande ali druge vrste dražljajev.

V drugih ionskih kanalih, ki so občutljivi na prisotnost ali povezavo ligandov, obstaja vezavno mesto za ligand bodisi na zunajcelični strani bodisi na celični citosol in v teh primerih imajo pore ali kanali vrata, ki jih je mogoče odpreti ali zaprti Glede na status njegovega liganda.

Mehanizem sekund glasnikov za odpiranje ali zapiranje kanalov

V primeru, da ima mesto za ligand v znotrajceličnem delu, imajo ti kanali običajno druge glasnike, kot so ligandi. Primer ionskih kanalov, ki se odpirajo ali zaprejo z mehanizmi drugih glasnikov, je kot olfaktornih receptorjev:

Vodiferozne molekule se vežejo na svoje receptorje na zunajcelični strani. Ti receptorji so pritrjeni na G protein, ki je aktiviran, ki posledično aktivira adenilciklazni protein, ki tvori AMPC, ki je drugi sel.

AMPC se pridruži znotrajceličnem stičišču kalcijevih kanalov, kar ima za posledico odpiranje in vstop v celico.

Kot da bi bil domino učinek, se kalcij pridruži mestu, da povezuje še en klor kanal, ki ustvari njegovo odprtino in izstop tega iona, kar povzroča depolarizacijo vohalne celice.

Pomembno je opozoriti, da spremembe, ki jih ustvarjajo ligandi ali dražljaji, ki vplivajo na ionske kanale.

Z drugimi besedami, konformacijske spremembe, ki lahko premaknejo vrata in zaprejo ali odprejo kanal, niso nič drugega kot pristop ali distanciranje beljakovinskih podenot, ki ga sestavljajo.

Drugi mehanizmi aktivacije in inaktivacije

Nekateri kanali, zlasti kanali, odvisni od napetosti.

Lahko vam služi: celična biologija: zgodovina, kakšne študije, aplikacije in koncepti

Na primer, v kalcijevih kanalih, odvisnih od napetosti, sprememba napetosti odpre kanal, kalcij pa vstopi, ko se, ko je v celici, isti ion pridruži skupnemu mestu stika in se zapre.

Druga oblika reverzibilne inaktivacije kalcijevega kanala, ki pojasnjuje njegovo ognjevzdržno po aktivaciji, je parazforilacija kanala zaradi povečanja notranje koncentracije kalcija.

To pomeni, da je kalcijev kanal lahko nepovratno inaktiviran zaradi prisotnosti patološko visokih koncentracij iona, ki posredujejo rekrutiranje encimov drugih beljakovin, ki jih aktivira kalcij.

Kanali, ki jih uravnava ligando.

Zdravila, strupi in toksini lahko vplivajo.

Funkcije

Ionski kanali imajo množico funkcij, neposrednih ali posrednih.

- Odgovorni so za uravnavanje pretoka ionov skozi plazemske in organeške membrane vseh celic.

- Omogočite obstoj nadzora nad medceličnimi koncentracijami različnih ionov.

- V nevronih in v mišičnih celicah ionski kanali nadzorujejo spremembe membranskega potenciala, ki se pojavijo med akcijskimi potenciali in med post -sinaptičnimi post -sinaptičnimi potenciali efektorskih celic.

- Kalcijevi kanali, ki ustvarjajo neto kalcijeve tokove v znotrajcelični prostor, so odgovorni za aktiviranje številnih encimov in beljakovin, ki sodelujejo v številnih presnovnih procesih.

- Prav tako povečanje kalcija zaradi povečanja prometa sproži mehanizem osvoboditve nevrotransmiterjev na sinaptični prostor nevronov.

- Zato je funkcija ionskih kanalov povezana tudi s celičnimi komunikacijskimi mehanizmi.

General prevoza skozi membrano

Kot je navedeno zgoraj, so membranalni transportni mehanizmi lahko aktivni ali obveznosti glede na energijo celice, kjer jih najdemo. Pasivni mehanizmi so razvrščeni kot preprosta difuzija in olajšana difuzija.

Preprosta difuzija

Preprosta difuzija omogoča prehod skozi fosfolipidno strukturo majhnih velikosti maščob -topnih molekul, z značilnostmi apolarnih in brez obremenitve.

Tako na primer plini, kot so kisik (O2) in ogljikov dioksid (CO2), etanol in sečnina, če naštejemo le nekaj.

Olajšana difuzija

Razširjena difuzija je tista, ki jo olajšajo beljakovine in ta pasivni transportni mehanizem obstajata dve vrsti: ionski kanali in transportni beljakovine ali transportni proteini.

Ionski kanali so najbolj uporabljeni mehanizem s transportnimi celicami ionov, ki ne morejo preiti po preprosti difuziji, bodisi zato, ker imajo električni naboj, in membranski fosfolipidi jih odbijajo zaradi svoje velikosti in polarnosti ali katere koli druge značilnosti.

Difuzija, ki jo zagotavljajo transportni beljakovine, se uporablja za transport večjih snovi z ali brez obremenitve, kot so glukoza in drugi sladkorji.

Vam lahko služi: vmesnik

Aktivni membranalni transport je tisti, ki se pojavi v nasprotju z gradientom koncentracije topila, ki se prevaža in zahteva porabo energije v obliki ATP. Med tovrstnimi prevozniki so črpalke in vezikularni prevoz.

Kot primer črpalk je natrij/kalij, ki vzame tri sodije in uvaja dva kalije. Obstajajo tudi kalcijeve črpalke.

https: // giphy.com/gifs/qsib5zeioyrufkuusb

Kot primer vezikularnega transporta so endocitoza, eksocitoza, pinocitoza in fagocitoza; Vsi ti aktivni transportni mehanizmi.

Vrste ionskih kanalov

Od tega trenutka se bodo sklicevali na ionske kanale, ki omogočajo prehod ionov skozi membrano v prid njegovim koncentracijskim gradientom, torej so pasivni transportni kanali.

Na splošno je vsak od teh kanalov specifičen za en sam ion, s pogojem nekaj kanalov, ki omogočajo prevoz ionskih parov.

Strukturna shema ionskega kanala (vir: OutSlider (Paweł Tokarz) pri PL.Wikipedia [javna domena] prek Wikimedia Commons)

Eden od načinov za razvrščanje ionskih kanalov je razvrščanje v skladu z mehanizmom, ki je odgovoren za njegovo odpiranje. Tako so opisani pasivni kanali, kanali, regulirani z napetostjo (odvisno od napetosti), kanali, ki jih uravnava ligando, in kanali, regulirani z mehanskimi dražljaji.

- Pasivni kanali: So kanali, ki so trajno odprti in se ne odzivajo na nobeno vrsto dražljaja; Ti so značilni za nekatere ione.

- Kanali, odvisni od napetosti: Te lahko odprete ali zaprete (odvisno od kanala) ob spremembah napetosti membrane. Zelo so pomembni za celično signalizacijo, zlasti v centralnem živčnem sistemu sesalcev.

- Kanali, odvisni od svetlobe: Imenujejo se tudi kanali s povezavo ali regulirano s povezavo, so široko razporejeni v različnih telesnih celicah ljudi, v živčnem sistemu.

Primer ionskih kanalov, odvisnih od ligand.

Aktivacija holinergičnih receptorjev v tem primeru združitev acetilholina do postsinaptične membrane (kanalni ligand) odpira natrijeve kanale, ki so odvisni od liganda in omogoča vnos tega iona po njegovem gradientu koncentracije.

- Kanali, regulirani z mehanskimi dražljaji: To so kanali, ki jih lahko aktiviramo s preskusom ali tlakom. Te mehanske sile se prek citoskeleta prenašajo na kanal in odpre se kanal.

Reference

1. Medved, m. F., Connors, b. W., & Paradiso, m. Do. (Eds.). (2007). Nevroznanost (Vol. 2). Lippinott Williams & Wilkins.
2. Oddelek za biokemijo in molekularno biofiziko Thomas jesels, Siegelbaum, S., & Hudspeth, a. J. (2000). Načela nevronske znanosti (Vol. 4, str. 1227-1246). In. R. Kandel, J. H. Schwartz, & t. M. Jesels (eds.). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, c. Do., & Stevens, c. F. (1983). Selektivnost ionskih ionov acetilholina: INS doživlja vodno okolje. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 80(19), 6110-6113.
4. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Lehningerjeva načela biokemije. Macmillan.
5. Rawn, j. D. (1998). Biokemija. Burlington, Massachusetts: Založniki Neil Patterson.
6. Viana, f., peña in., & Belmonte, c. (2002). Specifičnost hladnega termo transdukcije je določena z diferencialnim ionskim kanalom. Narava nevroznanost, 5(3), 254.