UN Canale ionico è una proteina transmembrana che forma un poro nella membrana e consente agli ioni di passare attraverso la membrana. Gli ioni sono particelle caricate elettricamente, possono essere caricate positivamente ma anche negativamente. Sono in uno scambio costante tra la cellula e il suo ambiente o un'altra cellula vicina.
Cos'è un canale ionico?
La membrana di una cellula è costituita da un doppio strato lipidico. I canali ionici sono proteine transmembrana che attraversano la membrana e consentono il passaggio degli ioni. I canali ionici sono anche noti come proteine del canale perché formano un passaggio.
Il gruppo dei canali ionici è suddiviso in diverse categorie, i canali ionici attivi e passivi. I canali ionici attivi generano il passaggio degli ioni attraverso il trasporto attivo, quindi richiedono energia per questo processo. I canali ionici passivi, invece, non consumano energia e consentono agli ioni di passare lungo un gradiente elettrochimico esistente. Questo gradiente può essere suddiviso in componenti chimiche ed elettriche. Il gradiente chimico descrive un gradiente di concentrazione. Le particelle di una certa sostanza come il potassio si muovono in modo scoordinato tra due compartimenti con l'aiuto dei canali ionici.
Ciò si traduce in una distribuzione uniforme di queste particelle tra i due compartimenti. Questo è anche noto come movimento molecolare browniano. Il gradiente elettrico, invece, contiene la distribuzione della tensione elettrica. Ad esempio, se c'è una carica negativa aumentata in un compartimento, si forma un gradiente elettrico. Le particelle positive dell'altro scomparto si spostano quindi nello scomparto caricato negativamente per compensare la tensione disuguale accumulata dal gradiente. I canali ionici attivi funzionano specificamente contro un gradiente. Ad esempio, possono trasportare ulteriori particelle caricate negativamente nel compartimento già caricato negativamente. Tuttavia, questo processo richiede un dispendio di energia.
Funzione, effetto e compiti
I canali ionici hanno una varietà di funzioni. I canali ionici controllati dal trasmettitore nelle sinapsi delle cellule nervose svolgono un ruolo importante nella trasmissione dei segnali tra i diversi neuroni. Questi tipi di canali ionici si trovano alla fine postsinaptica.
Se c'è un segnale in arrivo, la sinapsi rilascia un certo neurotrasmettitore. Questo entra nella fessura sinaptica e si lega ai recettori dei canali ionici controllati dal trasmettitore. Questo li apre e cambia il potenziale di membrana della postsinapsi. A seconda della situazione, esiste quindi un potenziale di membrana eccitatorio o inibitorio. Ciò dipende dal fatto che il potenziale di membrana venga aumentato o abbassato e questo a sua volta è determinato dall'afflusso di ioni attraverso il canale ionico controllato dal trasmettitore. La trasmissione di stimoli nel neurone, questo può avvenire nel cervello o nel midollo spinale, è generata dai canali ionici. Ad esempio, il processo di vedere è reso possibile, ma anche la trasmissione di stimoli nel caso di un riflesso come il riflesso del tendine del ginocchio.
Quando c'è un cambiamento nel potenziale di membrana, i canali ionici si aprono lungo i neuroni. Questo crea una trasmissione del potenziale di membrana modificato lungo un neurone simile a un effetto domino. La tensione di membrana si verifica perché c'è una carica negativa all'interno del neurone e una carica positiva nell'area extracellulare. Se viene superato il cosiddetto potenziale di riposo della tensione di membrana, si verifica l'iperpolarizzazione della membrana. Questo rende la tensione della membrana ancora più negativa. Ciò accade a causa dell'apertura o anche della chiusura dei canali ionici. Questi canali ionici sono canali di potassio, calcio, cloruro e sodio. Sono dipendenti dalla tensione, quindi si aprono o si chiudono a seconda del potenziale della membrana.
Questo processo è noto come potenziale d'azione ed è suddiviso in diverse fasi. Prima c'è la fase di iniziazione. Segue la depolarizzazione seguita dalla ripolarizzazione, in cui viene nuovamente raggiunto il potenziale di riposo. Di solito, tuttavia, l'iperpolarizzazione si verifica prima della ripolarizzazione. Ciò serve a garantire che nessun ulteriore potenziale d'azione venga attivato direttamente dopo che il potenziale d'azione si è verificato e che si verifichi uno stimolo permanente. I canali ionici hanno anche un'importante funzione nella regolazione dell'osmosi e nel mantenimento dell'equilibrio acido-base nel corpo.
Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali
Come già accennato, esistono canali ionici attivi e passivi. Tuttavia, possono anche essere distinti in base al modo in cui sono controllati. Questi sono canali ionici controllati dalla tensione che vengono utilizzati per trasmettere stimoli nei neuroni. Possono anche essere controllati da ligandi, come i canali ionici controllati dal trasmettitore delle sinapsi per la trasmissione di segnali ad altri neuroni o anche per la trasmissione di segnali ai muscoli.
Ulteriori canali ionici sono i canali meccanosensibili. Sono regolati da stimoli meccanici come la pressione. I canali ionici a temperatura controllata vengono aperti o chiusi quando viene raggiunto un determinato valore di soglia di una temperatura. E i canali ionici controllati dalla luce sono regolati da una certa lunghezza d'onda della luce. Un esempio di ciò è la rodopsina, che è legata a un canale e lo regola. Questi si verificano, ad esempio, negli occhi e sono integrati nel processo visivo.
Malattie e disturbi
I canali ionici possono essere influenzati da alcune malattie. Un esempio è un canale del calcio difettoso nel cervelletto. Questo difetto è un fattore scatenante per l'epilessia. Un altro esempio è la sindrome di Lambert-Eaton.
I pazienti sviluppano anticorpi contro i canali del calcio della placca neuromuscolare. Questa è l'area di trasmissione dello stimolo tra neuroni e muscoli. I segnali sono indeboliti e si verifica debolezza muscolare. Gli uomini tendono ad avere maggiori probabilità di soffrire di questa condizione rispetto alle donne.
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