תעלת יונים היא חלבון טנסממברני היוצר נקבובית בקרום ומאפשר ליונים לעבור דרכו. יונים הם חלקיקים טעונים חשמלית; הם יכולים להיות פוסטטיביים אך גם טעונים שלילית. הם נמצאים בתמורה מתמדת בין התא לסביבתו או לתא שכן אחר.
מהו תעלת יונים?
קרום התא מורכב משכבה דו-שכבתית. ערוצי יונים הם טרנסממברניים חלבונים המשתרעים על הקרום ומאפשרים ליונים לעבור דרכם. ערוצי יונים נקראים גם ערוץ חלבונים כי הם מהווים מעבר. קבוצת תעלות היונים מחולקת לקטגוריות שונות, תעלות היונים הפעילות ותעלות היונים הפסיביות. תעלות היונים הפעילות יוצרות מעבר של יונים באמצעות הובלה פעילה ובכך דורשות אנרגיה לתהליך זה. לעומת זאת, תעלות היונים הפסיביות אינן צורכות אנרגיה ומאפשרות מעבר יונים לאורך שיפוע אלטרוכימי שהיה קיים. שיפוע זה ניתן לחלק לרכיבים הכימיים והאלקטרוכימיים. השיפוע הכימי מתאר א ריכוז מִדרוֹן. החלקיקים של חומר מסוים, כגון אשלגן, נעים ללא תיאום בין שני תאים בעזרת תעלות יונים. התוצאה היא מדים הפצה של החלקיקים הללו בין שני התאים. זה מכונה גם תנועה מולקולרית בראונית. שיפוע החשמל, לעומת זאת, כולל את הפצה של מתח חשמלי. לדוגמה, אם יש מטען שלילי מוגבר בתא אחד, נוצר שיפוע חשמלי. החלקיקים החיוביים של התא השני עוברים לתא הטעון שלילי כדי לאזן מחדש את המתח הלא שווה שנבנה על ידי השיפוע. תעלות היונים הפעילות פועלות באופן ספציפי נגד שיפוע. לדוגמה, הם עשויים להעביר חלקיקים נוספים בעלי טעינה שלילית לתא הטעון כבר שלילית. עם זאת, תהליך זה דורש הוצאת אנרגיה.
פונקציה, פעולה ומשימות
לערוצי יונים יש מגוון פונקציות. תעלות יונים מגודרות משדר סינפסות של נוירונים יש תפקיד חשוב בהעברת אותות בין נוירונים שונים. סוגים אלה של תעלות יונים ממוקמים במסוף הפוסט-סינפטי. כאשר מתרחש אות נכנס, הסינפסה משחררת ספציפי נוירוטרנסמיטר. המשדר נכנס למערכת שסוע סינפטי ונקשר לקולטנים של ערוצי היונים המשודרים. אלה נפתחים ופוטנציאל הממברנה של הפוסט סינפסה משתנה. בהתאם לכך, מיוצר פוטנציאל ממברנה מעורר או מעכב. זה תלוי בשאלה אם פוטנציאל הממברנה מוגבר או מוריד וזה נקבע בתורו על ידי זרם היונים דרך תעלת היונים המשודרת. העברת הגירויים בנוירון, זה יכול להיות ב מוֹחַ או גם ב חוט השדרה, נוצר על ידי תעלות יונים. לדוגמא, תהליך הראייה מתאפשר בדרך זו, אך גם העברת גירויים ברפלקס כמו רפלקס שריר הירך. כאשר מתרחש שינוי בפוטנציאל הממברנה, מתרחש פתיחת תעלות יונים לאורך נוירונים. זה יוצר הולכה של פוטנציאל הממברנה המשתנה ומקנה נוירון הדומה לאפקט דומינו. מתח הממברנה נוצר בתחילה מכיוון שיש מטען שלילי בתוך הנוירון ומטען חיובי באזור החוץ תאי. אם חורג מהפוטנציאל המנוחה של מתח הממברנה, מתרחשת היפרפולריזציה של הממברנה. כתוצאה מכך מתח הממברנה הופך לשלילי עוד יותר. זה קורה בגלל פתיחה או סגירה של תעלות היונים. תעלות יונים אלה הן אשלגן, סידן, כלוריד ו נתרן ערוצים. הם תלויי מתח, כלומר הם נפתחים או נסגרים בהתאם לפוטנציאל הממברנה. תהליך זה נקרא פוטנציאל פעולה ומחולק לשלבים שונים. ראשית, שלב החניכה מתרחש. ואז יש דפולריזציה ואחריה רפולריזציה, שבה פוטנציאל המנוחה מושג שוב. אולם, בדרך כלל, היפרפולריזציה מתרחשת לפני רפולריזציה. זה משמש כדי להבטיח שלא יהיה מעבר לכך פוטנציאל פעולה מופעל ישירות לאחר פוטנציאל הפעולה שהתרחש וכי מתרחש גירוי מתמשך. לתעלות יון יש גם תפקיד חשוב בוויסות האוסמוזה כמו גם בשמירה על בסיס חומצה לאזן בגוף.
גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים
כפי שצוין קודם, ישנם ערוצי יונים פעילים ופסיביים. עם זאת, ניתן להבחין ביניהם גם על סמך אופי הסטרואיזציה שלהם. אלה הם תעלות יונים מגודרות מתח המשמשות להעברת גירוי בתאי עצב. הם יכולים גם להיות מחוברים ליגנד, כגון תעלות היונים המשודרות של סינפסות להעברת אותות לתאי עצב אחרים או גם להעברת אות לשרירים. תעלות יונים אחרות הן התעלות הרגישות-מכניות. הם מווסתים על ידי גירויים מכניים כגון לחץ. תעלות יונים מגודרות טמפרטורה נפתחות או נסגרות כאשר מגיעים לסף מסוים של טמפרטורה. ותעלות יונים מגודרות אור מוסדרות על ידי אורך גל ספציפי של אור. דוגמה לכך היא רודופסין, הקשור לערוץ ומווסת אותו. אלה מתרחשים בעין, למשל, והם חלק בלתי נפרד מתהליך הראייה.
מחלות והפרעות
ערוצי יונים יכולים להיות מושפעים ממחלות מסוימות. בסיפיל אחד הוא פגום סידן ערוץ ב מוֹחַ מְאוּרָך. פגם זה מהווה טריגר ל אֶפִּילֶפּסִיָה. דוגמא נוספת היא תסמונת למברט-איטון. במקרה זה, מטופלים נוצרים נוגדנים נגד סידן ערוצים של לוח הקצה העצבי-שרירי. זהו אזור העברת הגירויים בין נוירונים לשרירים. האותות מוחלשים ותוצאות חולשת השרירים. גברים נוטים להיות מושפעים יותר מכך מצב מאשר נשים.
