イオンチャンネル

あ イオンチャンネル 膜に細孔を形成し、イオンが膜を通過できるようにする膜貫通タンパク質です。イオンは帯電した粒子であり、正に帯電することも負に帯電することもあります。それらは、セルとその環境または別の隣接セルとの間で常に交換されています。

イオンチャンネルとは？

細胞の膜は脂質二重層で構成されています。イオンチャネルは、膜を貫通し、イオンを通過させる膜貫通タンパク質です。イオンチャネルは通路を形成するため、チャネルタンパク質としても知られています。

イオンチャネルのグループは、アクティブイオンチャネルとパッシブイオンチャネルの異なるカテゴリに分類されます。アクティブイオンチャネルは、イオンがアクティブトランスポートを通過するため、このプロセスにエネルギーが必要です。一方、パッシブイオンチャネルはエネルギーを消費せず、既存の電気化学勾配に沿ってイオンを通過させます。この勾配は、化学成分と電気成分に分けることができます。化学勾配は濃度勾配を表します。カリウムなどの特定の物質の粒子は、イオンチャネルの助けを借りて、2つのコンパートメント間を無秩序に移動します。

これにより、これらの粒子が2つのコンパートメント間で均等に分散されます。これは、ブラウン運動としても知られています。一方、電気勾配には、電圧の分布が含まれます。たとえば、コンパートメント内の負の電荷が増加すると、電気勾配が形成されます。次に、他のコンパートメントの正の粒子が負に帯電したコンパートメントに移動し、勾配によって生じる不均一な電圧を補償します。アクティブイオンチャネルは、勾配に対して特に機能します。例えば、それらはさらに負に帯電した粒子をすでに負に帯電した区画に輸送することができます。ただし、このプロセスにはエネルギーの消費が必要です。

機能、効果、タスク

イオンチャネルにはさまざまな機能があります。神経細胞のシナプスにおける送信機制御のイオンチャネルは、異なるニューロン間の信号の伝達に重要な役割を果たします。これらのタイプのイオンチャネルは、シナプス後終結に位置しています。

入力信号がある場合、シナプスは特定の神経伝達物質を放出します。これは、シナプスのギャップに入り、送信機制御のイオンチャネルの受容体に結合します。これはこれらを開き、シナプス後部の膜電位を変化させます。状況に応じて、興奮性または抑制性の膜電位があります。これは膜電位が上がるか下がるかに依存し、これは今度は送信機制御のイオンチャネルを通るイオンの流入によって決定されます。神経細胞内の刺激の伝達は、脳内または脊髄内で発生する可能性があり、イオンチャネルによって生成されます。たとえば、見るプロセスは可能になりますが、ハムストリング反射などの反射の場合は刺激の伝達も可能になります。

膜電位が変化すると、イオンチャネルがニューロンに沿って開きます。これにより、ドミノ効果と同様に、変化した膜電位がニューロンに沿って伝達されます。ニューロン内部に負の電荷があり、細胞外領域に正の電荷があるため、膜張力が生じます。膜電圧のいわゆる静止電位を超えると、膜の過分極が起こります。これにより、膜の張力がさらにマイナスになります。これは、イオンチャネルの開閉によって発生します。これらのイオンチャネルは、カリウム、カルシウム、塩化物、ナトリウムのチャネルです。それらは電圧に依存するため、膜電位に応じて開閉します。

このプロセスは活動電位と呼ばれ、いくつかのステップに分かれています。最初に開始フェーズがあります。これに続いて、脱分極が続き、その後再分極が起こり、静止電位に再び到達します。ただし、通常、過分極は再分極の前に発生します。これは、活動電位が発生した直後にそれ以上の活動電位がトリガーされないこと、および永続的な刺激が発生することを保証するのに役立ちます。イオンチャネルはまた、浸透の調節と体内の酸塩基平衡の維持に重要な機能を持っています。

教育、発生、特性および最適値

すでに述べたように、アクティブおよびパッシブイオンチャネルがあります。ただし、管理方法に基づいて区別することもできます。これらは、ニューロンで刺激を伝達するために使用される電圧制御イオンチャネルです。それらはまた、他のニューロンへの信号の伝達または筋肉への信号伝達のためのシナプスの送信機制御イオンチャネルなどのリガンドによって制御することができます。

さらなるイオンチャネルは機械受容チャネルです。それらは、圧力などの機械的刺激によって制御されます。温度制御されたイオンチャネルは、温度の特定のしきい値に達したときに開閉されます。そして、光制御されたイオンチャネルは、特定の波長の光によって制御されます。この例はロドプシンであり、チャネルに結合してそれを調節します。これらは、例えば目で発生し、視覚プロセスに統合されます。