Kanały jonowe

Z BioInf

Kanały jonowe

Kanały jonowe są to wielocząsteczkowe białka wbudowane w błonę komórkową, których zadaniem jest kontrola przepływu, z lub do komórki, jonów zgodnie z gradientem stężeń i potencjałów w komórce. Kanały jonowe są bardzo wydajne - otwarcie tzw. pory wodnej (czyli hydrofilowego kanału wewnątrz białka) pozwala na przepływ do 10 milionów jonów na sekundę, dlatego do prawidłowego funkcjonowania komórki wystarczy kilka tysięcy kanałów danego typu. Kanały specyficzne i selektywne czyli, że rozróżniają kationy od anionów oraz, że przepuszczają tylko jony danego typu np. kanał dla jonów sodowych, wapniowych czy potasowych. Określenie kanał sodowy oznacza jedynie to, że kanał ten najlepiej przepuszcza jony sodu. Oprócz tych jonów, choć znacznie gorzej, mogą przez ten kanał przechodzić także inne kationy. Ponieważ kanał jonowy może być zamknięty lub otwarty istnieje czynnik, który powoduję otwarcie, inaczej aktywację kanału jonowego. W zależności od rodzaju czynnika aktywującego, kanały jonowe dzielimy na trzy grupy:

  • kanały napięciowo-zależne, gdzie czynnikiem otwarcia kanału jest zmiana potencjału błonowego (najczęściej jest to depolaryzacja);
  • kanały aktywowane przez ligandy, gdzie wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe czynniki chemiczne (takie jak przekaźniki nerwowe, ATP, GTP, cykliczne nukleotydy jak cAMP, czy jony wapnia) powodują aktywację kanału;
  • kanały aktywowane naprężeniem mechanicznym, chodzi tu mechaniczne naprężenie błony pojawiające się w wyniku siły zewnętrznej.

Aktywacja kanałów w komórce morze zachodzić pod wpływem jednego z czynników, lub ich dowolnej kombinacji. Działanie kanałów może zostać zablokowane przez substancje chemiczne zwane blokerami, które wiążą się z kanałem jonowym blokując przepływ jonów. Każdy typ kanału posiada specyficzny dla siebie bloker i tak np.: kanał potasowy blokuje tetraetyloamina (TEA), kanał sodowy - tetrodotoksyna (TTX).

Większość kanałów jonowych zbudowana jest z kilku homologicznych podjednostek lub domen, które składają się z sześciu hydrofobowych regionów transbłonowych. Podjednostki ułożone są w taki sposób, aby utworzyć porę wodną, która przebiega zgodnie z osią symetrii kanału. Pora wodna zbudowana jest przeważnie przez helisy, choć zdarzają się fragmenty antyrównoległe kartki beta. Boczne łańcuchy aminokwasów decydują o selektywności kanału czyli które jony chętniej będą przez niego przepływać. Specyficzność kanału jest determinowana wypadkowym ładunkiem zgromadzonym na bocznych łańcuchach aminokwasów. Specyficzne kanały posiadają pierścienie aminokwasów naładowanych ujemnie lub dodatnio. Część z tych pierścieni znajduje się przy wejściu do kanału, co pozwala na odpychanie jonów o tym samym znaku, a co za tym idzie na specyficzność kanału.

Osobiste