ช่องไอออน

ช่องไอออน เป็นโปรตีนจากเยื่อหุ้มเซลล์ที่ก่อให้เกิดรูพรุนในเยื่อหุ้มเซลล์และปล่อยให้ไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ไอออนเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งสามารถเป็นประจุบวก แต่ก็มีประจุลบเช่นกัน พวกมันอยู่ในการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องระหว่างเซลล์และสิ่งแวดล้อมหรือเซลล์ใกล้เคียงอื่น ๆ

ช่องไอออนคืออะไร?

เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วย lipid bilayer ช่องไอออนคือโปรตีนที่ผ่านเมมเบรนที่ทอดผ่านเมมเบรนและปล่อยให้ไอออนผ่านได้ ช่องไอออนเป็นที่รู้จักกันในชื่อโปรตีนแชนแนลเนื่องจากเป็นช่องทาง

กลุ่มของช่องไอออนแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆช่องไอออนที่ใช้งานอยู่และช่องไอออนแฝง ช่องไอออนที่ใช้งานสร้างทางผ่านของไอออนผ่านการขนส่งแบบแอคทีฟดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานสำหรับกระบวนการนี้ ในทางกลับกันช่องไอออนแฝงไม่ใช้พลังงานใด ๆ และปล่อยให้ไอออนผ่านไปตามการไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมีที่มีอยู่ การไล่ระดับสีนี้สามารถแบ่งออกเป็นส่วนประกอบทางเคมีและไฟฟ้า การไล่ระดับทางเคมีอธิบายการไล่ระดับความเข้มข้น อนุภาคของสารบางชนิดเช่นโพแทสเซียมเคลื่อนที่ในลักษณะที่ไม่ประสานกันระหว่างสองช่องด้วยความช่วยเหลือของช่องไอออน

ส่งผลให้อนุภาคเหล่านี้มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอระหว่างสองช่อง สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าการเคลื่อนที่ของโมเลกุลบราวเนียน ในทางกลับกันการไล่ระดับสีทางไฟฟ้ามีการกระจายของแรงดันไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นหากมีประจุลบเพิ่มขึ้นในช่องหนึ่งจะเกิดการไล่ระดับสีทางไฟฟ้า จากนั้นอนุภาคบวกของอีกช่องหนึ่งจะย้ายไปยังช่องที่มีประจุลบเพื่อชดเชยแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เท่ากันที่สร้างขึ้นโดยการไล่ระดับสี ช่องไอออนที่ใช้งานอยู่จะทำงานเฉพาะกับการไล่ระดับสี ตัวอย่างเช่นสามารถขนส่งอนุภาคที่มีประจุลบเพิ่มเติมไปยังช่องที่มีประจุลบอยู่แล้ว อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ต้องใช้พลังงานอย่างคุ้มค่า

ฟังก์ชันเอฟเฟกต์และงาน

ช่องไอออนมีฟังก์ชันที่หลากหลาย ช่องไอออนที่ควบคุมด้วยเครื่องส่งสัญญาณในเซลล์ประสาทไซแนปส์มีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาทต่างๆ ช่องไอออนประเภทนี้ตั้งอยู่ที่การยุติโพสต์ซินแนปติก

หากมีสัญญาณเข้าไซแนปส์จะปล่อยสารสื่อประสาทบางชนิดออกมา สิ่งนี้เข้าไปในช่องว่าง synaptic และผูกกับตัวรับของช่องไอออนที่ควบคุมเครื่องส่งสัญญาณ สิ่งนี้จะเปิดสิ่งเหล่านี้และเปลี่ยนศักยภาพของเมมเบรนของโพสต์ซินแนปส์ ขึ้นอยู่กับสถานการณ์มีโอกาสเกิดเมมเบรนกระตุ้นหรือยับยั้ง ขึ้นอยู่กับว่าศักยภาพของเมมเบรนจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงและสิ่งนี้จะถูกกำหนดโดยการไหลเข้าของไอออนผ่านช่องไอออนที่ควบคุมเครื่องส่งสัญญาณ การส่งผ่านสิ่งเร้าในเซลล์ประสาทซึ่งอาจอยู่ในสมองหรือในไขสันหลังสร้างโดยช่องไอออน ตัวอย่างเช่นกระบวนการมองเห็นเป็นไปได้ แต่ยังส่งผ่านสิ่งเร้าในการสะท้อนกลับเช่นรีเฟล็กซ์เอ็นร้อยหวาย

เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงในศักยภาพของเมมเบรนช่องไอออนจะเปิดตามเซลล์ประสาท สิ่งนี้ทำให้เกิดการถ่ายทอดศักยภาพของเมมเบรนที่เปลี่ยนแปลงไปตามเซลล์ประสาทที่คล้ายกับผลกระทบของโดมิโน ความตึงเครียดของเมมเบรนเกิดขึ้นเนื่องจากมีประจุลบภายในเซลล์ประสาทและมีประจุบวกในบริเวณนอกเซลล์ ถ้าสิ่งที่เรียกว่าศักยภาพในการพักของแรงดันไฟฟ้าของเมมเบรนเกินจะเกิด hyperpolarization ของเมมเบรน สิ่งนี้ทำให้ความตึงของเมมเบรนเป็นลบมากยิ่งขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปิดหรือปิดช่องไอออน ช่องไอออนเหล่านี้ ได้แก่ ช่องโพแทสเซียมแคลเซียมคลอไรด์และโซเดียม ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าดังนั้นจึงเปิดหรือปิดขึ้นอยู่กับศักยภาพของเมมเบรน

กระบวนการนี้เรียกว่าศักยภาพในการดำเนินการและแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่างๆ ขั้นแรกคือขั้นตอนการเริ่มต้น ตามด้วยดีโพลาไรเซชันตามด้วย repolarization ซึ่งมีศักยภาพในการพักอีกครั้ง โดยปกติแล้ว hyperpolarization จะเกิดขึ้นก่อนการเปลี่ยนขั้ว สิ่งนี้ทำหน้าที่เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการกระตุ้นศักยภาพในการดำเนินการใด ๆ เพิ่มเติมโดยตรงหลังจากที่ศักยภาพในการดำเนินการเกิดขึ้นและมีการกระตุ้นอย่างถาวร ช่องไอออนยังมีหน้าที่สำคัญในการควบคุมการออสโมซิสและรักษาสมดุลของกรดเบสในร่างกาย

การศึกษาการเกิดคุณสมบัติและค่าที่เหมาะสม

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วมีช่องไอออนที่ใช้งานอยู่และแบบพาสซีฟ อย่างไรก็ตามพวกเขายังสามารถแยกแยะได้โดยอาศัยวิธีการควบคุม นี่คือช่องไอออนที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการส่งผ่านสิ่งเร้าในเซลล์ประสาท นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมโดยแกนด์เช่นช่องไอออนที่ควบคุมเครื่องส่งสัญญาณของซินแนปส์สำหรับการส่งสัญญาณไปยังเซลล์ประสาทอื่น ๆ หรือสำหรับการส่งสัญญาณไปยังกล้ามเนื้อ

ช่องไอออนเพิ่มเติมคือช่องทางที่ไวต่อกลไก พวกมันถูกควบคุมโดยสิ่งเร้าทางกลเช่นความกดดัน ช่องไอออนที่ควบคุมอุณหภูมิจะเปิดหรือปิดเมื่อถึงค่าเกณฑ์ที่กำหนดของอุณหภูมิ และช่องไอออนที่ควบคุมด้วยแสงจะถูกควบคุมโดยความยาวคลื่นของแสง ตัวอย่างของสิ่งนี้คือโรดอปซินซึ่งถูกผูกไว้กับช่องสัญญาณและควบคุมมัน สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเช่นในดวงตาและรวมอยู่ในกระบวนการมองเห็น

โรคและความผิดปกติ

ช่องไอออนอาจได้รับผลกระทบจากโรคบางชนิด ตัวอย่างหนึ่งคือช่องแคลเซียมที่มีข้อบกพร่องในสมองน้อย ความบกพร่องนี้เป็นตัวกระตุ้นให้เกิดโรคลมบ้าหมู อีกตัวอย่างหนึ่งคือ Lambert-Eaton Syndrome

ผู้ป่วยพัฒนาแอนติบอดีต่อช่องแคลเซียมของ endplate ระบบประสาทและกล้ามเนื้อ นี่คือพื้นที่ของการส่งผ่านสิ่งกระตุ้นระหว่างเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อ สัญญาณอ่อนแอลงและเกิดอาการกล้ามเนื้ออ่อนแรง ผู้ชายมักมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคนี้มากกว่าผู้หญิง