Struktur saluran ionik, fungsi, jenis

Itu saluran ionik Mereka adalah struktur membran berongga yang membentuk saluran atau pori -pori yang melintasi ketebalan membran dan mengomunikasikan bagian luar sel dengan sitosol dan sebaliknya; Beberapa mungkin memiliki sistem gerbang yang mengatur pembukaannya.

Saluran -saluran ini penuh dengan air dan mengontrol lorong ion spesifik dari satu sisi ke sisi lain dari membran. Mereka dibentuk oleh protein yang khas dari membran sel yang membentuk struktur berbentuk tabung silinder yang melewati mereka.

Konformasi terbuka dan tertutup dari saluran ionik (Sumber: Efazzari [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Mekanisme transportasi melalui membran ini dapat diklasifikasikan secara luas dalam transportasi pasif atau aktif. Kewajibannya adalah yang memungkinkan pengesahan zat yang mendukung gradien konsentrasi mereka, sementara itu aset membutuhkan konsumsi energi, karena mereka menggusur zat terhadap gradien konsentrasi mereka.

Saluran ionik merupakan mekanisme transportasi pasif yang dapat diklasifikasikan sesuai dengan kekhususan mereka, yaitu, menurut jenis ion yang mereka biarkan lulus, atau tergantung pada cara mereka membuka atau menutup atau menutup.

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

Fungsi utama dari sistem transportasi membranal ini adalah untuk memungkinkan pengesahan zat yang diatur dalam atau di luar sel dan dengan demikian mempertahankan konsentrasi ion intraseluler dan zat lainnya.

Kehadiran membran sel dan saluran ionik pada dasarnya untuk pemeliharaan perbedaan konsentrasi antara media intraseluler dan ekstraseluler, yang memiliki relevansi dari berbagai sudut pandang.

Saluran ionik, terutama ligan dependen, sangat penting dalam farmakologi dan kedokteran, karena banyak obat dapat meniru fungsi ligan alami dan bergabung dengan saluran, membuka atau menutupnya, karena kasusnya mungkin terjadi.

Obat -obatan lain dapat memblokir situs serikat dan dengan demikian mencegah tindakan ligan alami.

[TOC]

Struktur

Struktur saluran ionik dibentuk oleh protein transmembran spesifik yang memiliki bentuk tubular dan meninggalkan pori atau lubang yang memungkinkan komunikasi antara interior dan eksterior sel atau antara kompartemen intraseluler (organel).

Setiap saluran ionik menyiratkan protein struktural spesifik dari membran dan lebih dari 100 gen yang mengkodekan saluran ionik spesifik telah dijelaskan.

Untuk saluran natrium, misalnya, 10 gen disebut Scn yang mengkode berbagai protein yang didistribusikan dalam jaringan yang berbeda dengan fungsi dan struktur tertentu.

Demikian juga, sejumlah besar gen yang mengkodifikasi protein berbeda yang membentuk saluran kalium yang dimiliki oleh keluarga yang berbeda dan memiliki mekanisme yang berbeda untuk aktivasi, pembukaan dan inaktivasi.

Struktur protein dari saluran ionik

Biasanya, saluran ionik fungsional yang terkait dengan membran terdiri dari rakitan 4 hingga 6 subunit polipeptida serupa (oligomer HOMO) atau berbeda (hetero oligomer) yang membentuk pori pusat di antara mereka.

Skema subunit membran dari saluran ionik (Sumber: Efazzari [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Setiap subunit bervariasi sesuai dengan karakteristik dan sifat saluran, karena banyak yang khusus untuk ion tertentu dan memiliki mekanisme pembukaan dan penutupan yang beragam.

Dapat melayani Anda: cnidosit: karakteristik, struktur, fungsi, jenis

Beberapa saluran terdiri dari rantai polipeptida tunggal yang diatur dalam motif berulang yang mengalami ketebalan dan fungsi membran sebagai setara dengan subunit protein beberapa kali.

Selain subunit ini, yang dikenal dalam literatur sebagai subunit α, beberapa saluran ionik juga memiliki satu atau lebih subunit tambahan (ß atau γ) yang mengatur pembukaan dan penutupannya.

Spesifisitas masing -masing saluran terkait dengan diameter pori yang dibentuk oleh protein transmembranal dan rantai lateral (─R) dari asam amino yang membuatnya.

Dengan cara ini, ada saluran yang hanya melewatkan natrium, kalium, ion kalsium dan sebagainya, karena rantai samping berfungsi sebagai "saringan".

Karakteristik struktural tambahan

Fitur penting lainnya dari banyak saluran adalah gerbang. Saluran dengan sifat -sifat ini dapat dibuka atau ditutup di depan perubahan lokal yang terjadi di microenching membran yang mengelilingi saluran.

Bergantung pada jenis saluran, perubahan ini dapat berupa mekanis, termal (perubahan suhu), listrik (perubahan tegangan) atau bahan kimia (mengikat ligan).

Namun, dalam saluran ionik pasif yang disebut SO, yang merupakan yang tetap terbuka dan memungkinkan langkah spesifik dari ion yang ditentukan, struktur ini tidak memiliki gerbang atau sensitif terhadap ligan atau jenis rangsangan lainnya.

Di saluran ionik lainnya, yang peka terhadap keberadaan atau koneksi ligan, ada situs pengikatan untuk ligan baik di sisi ekstraseluler atau ke sitosol sel dan dalam kasus ini pori atau saluran memiliki gerbang yang dapat dibuka atau ditutup Menurut status ligannya.

Mekanisme utusan detik untuk pembukaan atau penutupan kanal

Dalam hal memiliki tempat untuk ligan di bagian intraseluler, saluran ini biasanya memiliki utusan kedua seperti ligan. Contoh saluran ionik yang terbuka atau dekat dengan mekanisme pembawa pesan kedua adalah reseptor penciuman:

Molekul berbau mengikat reseptornya di sisi ekstraseluler. Reseptor ini, pada gilirannya, melekat pada protein G yang diaktifkan yang, pada gilirannya, mengaktifkan protein adenylciclase yang membentuk AMPC, yang merupakan messenger kedua.

AMPC bergabung dengan situs persimpangan intraseluler saluran kalsium, menghasilkan pembukaan dan masuknya kalsium ke dalam sel.

Seolah -olah itu adalah efek domino, kalsium bergabung dengan sebuah situs untuk menghubungkan saluran klorin lain, yang menghasilkan pembukaan dan keluar dari ion ini, menyebabkan depolarisasi sel penciuman.

Penting untuk dicatat bahwa perubahan yang dihasilkan oleh ligan atau rangsangan yang mempengaruhi saluran ionik sesuai dengan perubahan konformasi protein yang merupakan struktur saluran.

Dengan kata lain, perubahan konformasi yang dapat menggerakkan gerbang dan menutup atau membuka saluran tidak lebih dari pendekatan atau menjauhkan subunit protein yang menyusunnya.

Mekanisme aktivasi dan inaktivasi lainnya

Beberapa saluran, terutama saluran yang bergantung pada tegangan, dapat memasuki keadaan refraktori di mana perubahan tegangan yang sama yang mengaktifkannya sekarang tidak lagi aktif.

Ini dapat melayani Anda: Biologi Sel: Sejarah, Studi Apa, Aplikasi, dan Konsep

Misalnya, dalam saluran kalsium yang bergantung pada tegangan, perubahan tegangan membuka saluran dan kalsium masuk dan, sekali di dalam sel, ion yang sama bergabung dengan situs persimpangan saluran gabungan dan ditutup.

Bentuk lain dari inaktivasi reversibel dari saluran kalsium yang menjelaskan refraktori setelah aktivasi adalah parasforylation saluran karena peningkatan konsentrasi kalsium internal.

Artinya, saluran kalsium dapat dinonaktifkan secara ireversibel karena adanya konsentrasi ion yang tinggi secara patologis, yang memediasi perekrutan enzim yang dibuka dari protein lain yang diaktifkan oleh kalsium.

Saluran yang diatur oleh Ligando dapat masuk ke dalam keadaan refraktori ketika mereka diperpanjang berkepanjangan ke ligan mereka, menerima mekanisme ini nama desensitisasi.

Obat -obatan, racun, dan racun dapat mempengaruhi regulasi saluran ionik, menutupnya atau membuatnya terbuka atau, dalam beberapa kasus, menempati situs ligan dan dengan demikian mengganggu fungsinya.

Fungsi

Saluran ionik memiliki banyak fungsi, langsung atau tidak langsung.

- Mereka bertanggung jawab untuk mengatur aliran ion melalui membran plasma dan organelar dari semua sel.

- Biarkan keberadaan kontrol atas konsentrasi intraseluler dari berbagai ion.

- Dalam neuron dan dalam sel otot, saluran ionik mengontrol variasi potensial membran yang terjadi selama potensi aksi dan selama potensi pasca -sinaptik sel -sel efektor pasca -sinaptik.

- Saluran kalsium yang menghasilkan aliran kalsium bersih ke ruang intraseluler bertanggung jawab atas aktivasi berbagai enzim dan protein yang berpartisipasi dalam banyak proses metabolisme.

- Demikian juga, peningkatan kalsium karena peningkatan transportasi memulai mekanisme pembebasan neurotransmiter ke ruang sinaptik neuron.

- Oleh karena itu, fungsi saluran ionik juga terkait dengan mekanisme komunikasi seluler.

Jenderal transportasi melalui membran

Seperti yang dinyatakan di atas, mekanisme transportasi membran dapat aktif atau kewajiban sesuai atau tidak energi sel tempat mereka ditemukan. Mekanisme pasif diklasifikasikan sebagai difusi sederhana dan difusi yang difasilitasi.

Difusi sederhana

Difusi sederhana memungkinkan berlalunya melalui struktur fosfolipid dari molekul yang larut dalam lemak kecil, dengan fitur apolar dan beban -bebas beban.

Jadi, misalnya, gas seperti oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2), etanol dan urea, untuk beberapa nama, lulus mendukung gradien konsentrasi mereka.

Difusi yang terfasilitasi

Difusi yang disebarluaskan adalah salah satu yang difasilitasi oleh protein dan mekanisme transportasi pasif ini ada dua jenis: saluran ion dan protein transportasi atau protein transportasi.

Saluran ionik adalah mekanisme yang paling banyak digunakan oleh sel transpor ion yang tidak dapat melewati difusi sederhana, baik karena mereka memiliki muatan listrik dan fosfolipid membran mengusir mereka, karena ukuran dan polaritasnya atau karakteristik lainnya.

Difusi yang disediakan oleh protein transport digunakan untuk pengangkutan zat yang lebih besar dengan atau tanpa beban, seperti glukosa dan gula lainnya.

Dapat melayani Anda: antarmuka

Transportasi membranal aktif adalah salah satu yang terjadi terhadap gradien konsentrasi zat terlarut yang diangkut dan membutuhkan konsumsi energi berbentuk ATP. Di antara pengangkut jenis ini adalah pompa dan transportasi vesikular.

Sebagai contoh pompa adalah natrium/kalium, yang membutuhkan tiga sodios dan memperkenalkan dua kalium. Ada juga pompa kalsium.

https: // giphy.com/gifs/qsib5zeioyrufkuusb

Sebagai contoh transportasi vesikular adalah endositosis, eksositosis, pinositosis dan fagositosis; Semua mekanisme transportasi aktif ini.

Jenis Saluran Ion

Dari titik ini, referensi akan dibuat ke saluran ionik yang memungkinkan pengesahan ion melalui membran yang mendukung gradien konsentrasinya, yaitu, mereka adalah saluran transportasi pasif.

Secara umum, masing -masing saluran ini khusus untuk satu ion, dengan ketentuan beberapa saluran yang memungkinkan pengangkutan pasangan ion.

Skema Struktural Saluran Ionik (Sumber: Orang Luar (Paweł Tokarz) di PL.Wikipedia [domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Salah satu cara untuk mengklasifikasikan saluran ion adalah mengelompokkannya sesuai dengan mekanisme yang bertanggung jawab atas pembukaannya. Dengan demikian, saluran pasif, saluran yang diatur oleh tegangan (bergantung tegangan), saluran yang diatur oleh ligando dan saluran yang diatur oleh rangsangan mekanik telah dijelaskan.

- Saluran pasif: Mereka adalah saluran yang terbuka secara permanen dan tidak menanggapi jenis stimulus apa pun; Ini khusus untuk ion tertentu.

- Saluran yang bergantung pada tegangan: Ini dapat dibuka atau ditutup (tergantung pada saluran) di hadapan perubahan tegangan membran. Mereka sangat penting untuk pensinyalan sel, terutama di sistem saraf pusat mamalia.

- Saluran yang bergantung pada cahaya: Juga disebut saluran dengan pintu menghubungkan atau diatur dengan menghubungkan, didistribusikan secara luas dalam sel -sel tubuh manusia yang berbeda, tetapi dalam sistem saraf mereka membentuk saluran ionik yang diaktifkan oleh neurotransmiter dan penting untuk transmisi sinaptik dan papan nama antar seluler.

Contoh saluran ion yang bergantung pada ligan yang diaktifkan oleh neurotransmiter adalah saluran natrium/kalium yang diaktifkan oleh glutamat.

Aktivasi reseptor kolinergik, dalam hal ini penyatuan asetilkolin ke membran postsinaptik (ligan kanal), membuka saluran natrium yang bergantung pada ligan dan memungkinkan masuknya ion ini mengikuti gradien konsentrasinya.

- Saluran yang diatur oleh rangsangan mekanis: Mereka adalah saluran yang dapat diaktifkan dengan distensi atau tekanan. Gaya mekanik ini ditransmisikan ke saluran melalui sitoskeleton dan saluran terbuka.

Referensi

1. Beruang, m. F., Connors, b. W., & Paradiso, m. KE. (Eds.). (2007). Ilmu saraf (Vol. 2). Lippinott Williams & Wilkins.
2. Departemen Biokimia dan Biofisika Molekuler Thomas Jesell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, a. J. (2000). Prinsip Ilmu Saraf (Vol. 4, hlm. 1227-1246). DAN. R. Kandel, J. H. Schwartz, & t. M. Jesell (eds.). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, c. KE., & Stevens, C. F. (1983). Selektivitas Ion Saluran Acetylcholine: Pengalaman INS dan lingkungan berair. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional, 80(19), 6110-6113.
4. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Prinsip -prinsip biokimia lehninger. Macmillan.
5. Rawn, J. D. (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
6. Viana, f., dari peña, dan., & Belmonte, C. (2002). Spesifisitas transduksi termo dingin ditentukan oleh ekspresi saluran ionik diferensial. Neuroscience Alam, 5(3), 254.