Struktur saluran ionik, fungsi, jenis

The Saluran Ionik Mereka adalah struktur membran berongga yang membentuk saluran atau liang yang menyeberangi ketebalan membran dan menyampaikan di luar sel dengan sitosol dan sebaliknya; Ada yang mungkin mempunyai sistem pintu gerbang yang mengawal pembukaannya.

Saluran ini penuh dengan air dan mengawal laluan ion tertentu dari satu sisi ke yang lain dari membran. Mereka dibentuk oleh protein yang tipikal membran sel yang membentuk struktur berbentuk tiub silinder yang melalui mereka.

Pengesahan Terbuka dan Tertutup Saluran Ionik (Sumber: Efazzari [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Mekanisme pengangkutan melalui membran ini dapat diklasifikasikan secara meluas dalam pengangkutan pasif atau aktif. Liabiliti adalah mereka yang membenarkan laluan bahan yang memihak kepada kecerunan tumpuan mereka, sementara itu aset memerlukan penggunaan tenaga, kerana mereka menggantikan bahan terhadap kecerunan tumpuan mereka.

Saluran ionik merupakan mekanisme pengangkutan pasif yang boleh diklasifikasikan mengikut kekhususan mereka, iaitu, mengikut jenis ion yang mereka lulus, atau bergantung pada cara mereka membuka atau menutup atau menutup.

https: // giphy.com/gifs/ion-channel-y07c7ocoigykjl6tzz

Fungsi utama sistem pengangkutan membran ini adalah untuk membolehkan laluan bahan terkawal di dalam atau di luar sel dan dengan itu mengekalkan kepekatan intraselular ion dan bahan lain.

Kehadiran membran sel dan saluran ionik pada asasnya untuk penyelenggaraan perbezaan kepekatan antara media intrasel dan ekstraselular, yang mempunyai kaitan dari banyak sudut pandangan.

Saluran Ionik, terutamanya ligan yang bergantung, sangat penting dalam farmakologi dan perubatan, kerana banyak ubat dapat meniru fungsi ligan semulajadi dan bergabung dengan saluran, membuka atau menutupnya, seiring dengan kes itu.

Ubat -ubatan lain dapat menyekat tapak kesatuan dan dengan itu menghalang tindakan ligan semulajadi.

[TOC]

Struktur

Struktur saluran ionik dibentuk oleh protein transmembran tertentu yang mempunyai bentuk tiub dan meninggalkan liang atau lubang yang membolehkan komunikasi antara dalaman dan luaran sel atau di antara petak intrasel (organel).

Setiap saluran ionik membayangkan protein struktur spesifik membran dan lebih daripada 100 gen yang menyandarkan saluran ionik tertentu telah diterangkan.

Untuk saluran natrium, contohnya, 10 gen yang dipanggil Scn yang menyandikan protein yang berbeza yang diedarkan dalam tisu yang berbeza dengan fungsi dan struktur tertentu.

Begitu juga, sejumlah besar gen yang memodifikasi protein yang berbeza yang membentuk saluran kalium yang tergolong dalam keluarga yang berbeza dan mempunyai mekanisme yang berbeza untuk pengaktifan, pembukaan dan pengaktifan.

Struktur protein saluran ionik

Biasanya, saluran ionik berfungsi yang dikaitkan dengan membran terdiri daripada pemasangan 4 hingga 6 subunit polipeptida yang sama (oligomer Homo) atau berbeza (oligomer hetero) yang membentuk liang pusat di antara mereka.

Skim subunit membran saluran ionik (sumber: efazzari [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Setiap subunit berbeza mengikut ciri -ciri dan sifat saluran, kerana banyak yang khusus untuk ion tertentu dan mempunyai mekanisme pembukaan dan penutup yang pelbagai.

Boleh melayani anda: Cnidocytes: Ciri, Struktur, Fungsi, Jenis

Sesetengah saluran terdiri daripada rantaian polipeptida tunggal yang dianjurkan dalam motif berulang yang akan melalui ketebalan dan fungsi membran sebagai bersamaan dengan subunit protein beberapa kali.

Sebagai tambahan kepada subunit ini, yang dikenali dalam kesusasteraan sebagai subunit α, beberapa saluran ionik juga mempunyai satu atau lebih subunit tambahan (ß atau γ) yang mengawal pembukaan dan penutupan mereka.

Kekhususan setiap saluran berkaitan dengan diameter liang yang dibentuk oleh protein transmembranal dan rantai sisi (─R) asid amino yang membuatnya naik.

Dengan cara ini, terdapat saluran yang hanya terlepas natrium, kalium, ion kalsium dan sebagainya, kerana rantai sampingan berfungsi sebagai "penapis".

Ciri -ciri struktur tambahan

Satu lagi ciri penting dalam banyak saluran adalah pintu gerbang. Saluran dengan sifat -sifat ini boleh dibuka atau ditutup di hadapan perubahan tempatan yang berlaku di mikro membran yang mengelilingi saluran.

Bergantung pada jenis saluran, perubahan ini boleh menjadi mekanikal, terma (perubahan suhu), elektrik (perubahan voltan) atau bahan kimia (mengikat ligan).

Walau bagaimanapun, dalam saluran ionik pasif yang dipanggil, yang mana yang tetap terbuka dan membenarkan langkah khusus ion yang ditentukan, struktur ini tidak mempunyai pintu atau sensitif terhadap ligan atau jenis rangsangan lain.

Di saluran ionik yang lain, yang sensitif terhadap kehadiran atau sambungan ligan, terdapat tapak mengikat untuk ligan sama ada di sisi ekstraselular atau ke sitosol sel dan dalam kes -kes ini liang atau saluran mempunyai pintu yang boleh dibuka atau ditutup Menurut status ligannya.

Mekanisme utusan detik untuk pembukaan atau penutupan terusan

Sekiranya mempunyai tempat untuk ligan di bahagian intrasel, saluran ini biasanya mempunyai utusan kedua seperti ligan. Contoh saluran ionik yang dibuka atau ditutup dengan mekanisme utusan kedua ialah reseptor penciuman:

Molekul bau yang mengikat kepada reseptor mereka di bahagian ekstraselular. Reseptor ini, pada gilirannya, dilampirkan pada protein G yang diaktifkan bahawa, pada gilirannya, mengaktifkan protein adenylciclase yang membentuk AMPC, yang merupakan utusan kedua.

AMPC menyertai tapak persimpangan intraselular saluran kalsium, mengakibatkan kemasukan pembukaan dan kalsiumnya ke dalam sel.

Seolah.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa perubahan yang dihasilkan oleh ligan atau rangsangan yang mempengaruhi saluran ionik sesuai dengan perubahan konformasi protein yang membentuk struktur saluran.

Dalam erti kata lain, perubahan konformasi yang boleh menggerakkan pintu dan menutup atau membuka saluran tidak lebih daripada pendekatan atau menjauhkan subunit protein yang mengarangnya.

Mekanisme pengaktifan dan pengaktifan lain

Sesetengah saluran, terutamanya saluran yang bergantung kepada voltan, boleh memasuki keadaan refraktori di mana perubahan voltan yang sama yang mengaktifkannya sekarang tidak lagi aktif mereka.

Ia boleh melayani anda: Biologi Sel: Sejarah, Kajian, Aplikasi dan Konsep Apa

Sebagai contoh, dalam saluran kalsium yang bergantung kepada voltan, perubahan voltan membuka saluran dan kalsium memasuki dan, sekali di dalam sel, ion yang sama menyertai tapak persimpangan saluran bersama dan ia ditutup.

Satu lagi bentuk pengaktifan semula saluran kalsium yang menerangkan refraktori selepas pengaktifan adalah parasphorylation saluran disebabkan peningkatan kepekatan kalsium dalaman.

Iaitu, saluran kalsium boleh tidak dapat dipulihkan secara tidak aktif kerana kehadiran kepekatan ion patologi yang tinggi, yang menengahi pengambilan enzim yang dibentangkan dari protein lain yang diaktifkan oleh kalsium.

Saluran yang dikawal oleh Ligando boleh memasuki keadaan refraktori apabila mereka dilanjutkan ke ligan mereka, menerima mekanisme ini nama desensitisasi.

Dadah, racun dan toksin boleh mempengaruhi peraturan saluran ionik, menutupnya atau membuatnya terbuka atau, dalam beberapa kes, menduduki tapak ligan dan dengan itu mengganggu fungsi mereka.

Fungsi

Saluran ionik mempunyai pelbagai fungsi, langsung atau tidak langsung.

- Mereka bertanggungjawab untuk mengawal aliran ion melalui membran plasma dan organelar semua sel.

- Benarkan kewujudan kawalan ke atas kepekatan intrasel dari ion yang berbeza.

- Dalam neuron dan sel -sel otot, saluran ionik mengawal variasi potensi membran yang berlaku semasa potensi tindakan dan semasa pasca -synaptic post -synaptic potensi sel effector.

- Saluran kalsium yang menghasilkan aliran kalsium bersih ke ruang intraselular bertanggungjawab untuk pengaktifan banyak enzim dan protein yang mengambil bahagian dalam banyak proses metabolik.

- Begitu juga, peningkatan kalsium disebabkan peningkatan pengangkutan memulakan mekanisme pembebasan neurotransmiter ke ruang sinaptik neuron.

- Oleh itu, fungsi saluran ionik juga berkaitan dengan mekanisme komunikasi selular.

Umum Pengangkutan Melalui Membran

Seperti yang dinyatakan di atas, mekanisme pengangkutan membran boleh aktif atau liabiliti mengikut atau tidak tenaga sel di mana mereka dijumpai. Mekanisme pasif diklasifikasikan sebagai penyebaran mudah dan penyebaran yang difasilitasi.

Penyebaran mudah

Penyebaran mudah membolehkan laluan melalui struktur fosfolipid molekul larut lemak kecil, dengan ciri -ciri apolar dan beban -bebas.

Oleh itu, sebagai contoh, gas seperti oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2), etanol dan urea, untuk menamakan beberapa, lulus memihak kepada kecerunan tumpuan mereka.

Penyebaran yang difasilitasi

Penyebaran yang disebarkan adalah salah satu yang difasilitasi oleh protein dan mekanisme pengangkutan pasif ini terdapat dua jenis: saluran ion dan protein pengangkutan atau protein pengangkutan.

Saluran ionik adalah mekanisme yang paling banyak digunakan oleh sel pengangkutan ion yang tidak dapat disebarkan dengan penyebaran mudah, sama ada kerana mereka mempunyai cas elektrik dan fosfolipid membran menangkisnya, kerana saiz dan polaritas mereka atau ciri -ciri lain.

Penyebaran yang disediakan oleh protein pengangkutan digunakan untuk pengangkutan bahan yang lebih besar dengan atau tanpa beban, seperti glukosa dan gula lain.

Boleh melayani anda: antara muka

Pengangkutan membran aktif adalah salah satu yang berlaku terhadap kecerunan kepekatan larut yang diangkut dan memerlukan penggunaan tenaga berbentuk ATP. Antara pengangkut jenis ini adalah pam dan pengangkutan vesikular.

Sebagai contoh pam adalah natrium/kalium, yang mengambil tiga sodios dan memperkenalkan dua kalium. Terdapat juga pam kalsium.

https: // giphy.com/gifs/qsib5zeioyrufkuusb

Sebagai contoh pengangkutan vesikular adalah endositosis, exocytosis, pinositosis dan fagositosis; Semua mekanisme pengangkutan aktif ini.

Jenis saluran ion

Dari titik ini, rujukan akan dibuat ke saluran ionik yang membolehkan laluan ion melalui membran yang memihak kepada kecerunan tumpuannya, iaitu, mereka adalah saluran pengangkutan pasif.

Umumnya, setiap saluran ini khusus untuk satu ion, dengan proviso beberapa saluran yang membolehkan pengangkutan pasangan ion.

Skim Struktur Saluran Ionik (Sumber: Outslider (Paweł Tokarz) di PL.Wikipedia [Domain Awam] melalui Wikimedia Commons)

Salah satu cara untuk mengklasifikasikan saluran ionik adalah mengumpulkannya mengikut mekanisme yang bertanggungjawab untuk pembukaannya. Oleh itu, saluran pasif, saluran yang dikawal oleh voltan (bergantung voltan), saluran yang dikawal oleh ligando dan saluran yang dikawal oleh rangsangan mekanikal telah diterangkan.

- Saluran pasif: Mereka adalah saluran yang terbuka secara kekal dan tidak bertindak balas terhadap apa -apa jenis rangsangan; Ini khusus untuk ion tertentu.

- Saluran yang bergantung kepada voltan: Ini boleh dibuka atau ditutup (bergantung kepada saluran) dalam menghadapi perubahan dalam voltan membran. Mereka sangat penting untuk isyarat sel, terutamanya dalam sistem saraf pusat mamalia.

- Saluran yang bergantung kepada cahaya: Juga dipanggil saluran dengan menghubungkan pintu atau dikawal selia dengan menghubungkan, diedarkan secara meluas dalam sel -sel badan yang berlainan manusia, tetapi dalam sistem saraf mereka membentuk saluran ionik yang diaktifkan oleh neurotransmiter dan penting untuk penghantaran sinaptik dan tanda -tanda intercellular.

Contoh saluran ion yang bergantung kepada ligand yang diaktifkan oleh neurotransmitter adalah saluran natrium/kalium yang diaktifkan oleh glutamat.

Pengaktifan reseptor cholinergik, dalam hal ini kesatuan acetylcholine ke membran postsynaptic (ligan terusan), membuka saluran natrium yang bergantung kepada ligan dan membolehkan kemasukan ion ini berikutan kecerunan kepekatannya.

- Saluran yang dikawal oleh rangsangan mekanikal: Mereka adalah saluran yang boleh diaktifkan oleh distensi atau tekanan. Daya mekanikal ini dihantar ke saluran melalui sitoskeleton dan saluran dibuka.

Rujukan

1. Beruang, m. F., Connors, b. W., & Paradiso, m. Ke. (Eds.). (2007). Neurosains (Vol. 2). Lippinott Williams & Wilkins.
2. Jabatan Biokimia dan Biofizik Molekul Thomas Jesell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, a. J. (2000). Prinsip Sains Neural (Vol. 4, ms. 1227-1246). Dan. R. Kandel, J. H. Schwartz, & t. M. Jesell (eds.). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, c. Ke., & Stevens, c. F. (1983). Saluran Ion Saluran Acetylcholine: INS Mengalami persekitaran berair. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, 80(19), 6110-6113.
4. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Prinsip Biokimia Lehninger. Macmillan.
5. Rawn, j. D. (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
6. Viana, f., dari peña, dan., & Belmonte, c. (2002). Kekhususan transduksi termo sejuk ditentukan oleh ekspresi saluran ionik perbezaan. Neurosains Alam, 5(3), 254.