Kênh ion

A Kênh ion là một protein xuyên màng, tạo thành lỗ trên màng và cho phép các ion đi qua màng. Ion là những hạt mang điện, chúng có thể mang điện dương nhưng cũng có thể mang điện tích âm. Chúng được trao đổi liên tục giữa tế bào và môi trường của nó hoặc một tế bào lân cận khác.

Kênh ion là gì?

Màng tế bào bao gồm một lớp kép lipid. Kênh ion là các protein xuyên màng kéo dài qua màng và cho phép các ion đi qua. Kênh ion còn được gọi là protein kênh vì chúng tạo thành một đoạn.

Nhóm kênh ion được chia thành nhiều loại khác nhau, kênh ion hoạt động và kênh ion thụ động. Các kênh ion hoạt động tạo ra sự di chuyển của các ion thông qua quá trình vận chuyển tích cực, vì vậy chúng cần năng lượng cho quá trình này. Mặt khác, các kênh ion thụ động không tiêu thụ bất kỳ năng lượng nào và cho phép các ion đi qua dọc theo một gradient điện hóa hiện có. Gradient này có thể được chia thành các thành phần hóa học và điện. Gradient hóa học mô tả một gradient nồng độ. Các phần tử của một chất nhất định như kali di chuyển không phối hợp giữa hai ngăn với sự trợ giúp của các kênh ion.

Điều này dẫn đến sự phân bố đều các hạt này giữa hai ngăn. Đây còn được gọi là chuyển động phân tử Brown. Mặt khác, gradient điện chứa sự phân bố của điện áp. Ví dụ, nếu có điện tích âm tăng lên trong một ngăn, một gradient điện được hình thành. Các hạt tích cực của ngăn kia sau đó di chuyển sang ngăn tích điện âm để bù cho điện áp không bằng nhau do gradien tạo thành. Các kênh ion hoạt động đặc biệt chống lại một gradient. Ví dụ, chúng có thể vận chuyển thêm các hạt mang điện tích âm vào ngăn đã tích điện âm. Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi phải tiêu tốn nhiều năng lượng.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Các kênh ion có nhiều chức năng khác nhau. Các kênh ion điều khiển chất dẫn truyền trong khớp thần kinh của các tế bào thần kinh đóng một vai trò quan trọng trong việc truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh khác nhau. Các loại kênh ion này nằm ở đầu cuối sau synap.

Nếu có một tín hiệu đến, khớp thần kinh sẽ giải phóng một chất dẫn truyền thần kinh nhất định. Chất này đi vào khoảng trống synap và liên kết với các thụ thể của các kênh ion do chất dẫn truyền điều khiển. Điều này mở ra và thay đổi điện thế màng của postynapse. Tùy từng trường hợp mà có điện thế màng kích thích hoặc ức chế. Điều này phụ thuộc vào việc liệu điện thế màng được nâng lên hay hạ xuống và điều này lần lượt được xác định bởi dòng ion qua kênh ion do máy phát điều khiển. Việc truyền các kích thích trong tế bào thần kinh, có thể là trong não hoặc trong tủy sống, được tạo ra bởi các kênh ion. Ví dụ, quá trình nhìn được thực hiện, nhưng cũng có thể truyền các kích thích trong trường hợp phản xạ như phản xạ gân kheo.

Khi có sự thay đổi điện thế màng, các kênh ion sẽ mở dọc theo các nơron. Điều này tạo ra sự truyền điện thế màng đã thay đổi dọc theo một tế bào thần kinh tương tự như hiệu ứng domino. Sự căng màng xảy ra do có điện tích âm bên trong tế bào thần kinh và điện tích dương ở khu vực ngoại bào. Nếu vượt quá cái gọi là điện thế nghỉ của điện thế màng, thì hiện tượng siêu phân cực của màng sẽ xảy ra. Điều này làm cho sức căng của màng càng âm hơn. Điều này xảy ra do sự mở hoặc đóng của các kênh ion. Các kênh ion này là kênh kali, canxi, clorua và natri. Chúng phụ thuộc vào điện thế, vì vậy chúng mở hoặc đóng tùy thuộc vào điện thế màng.

Quá trình này được gọi là tiềm năng hoạt động và được chia thành các bước khác nhau. Đầu tiên là giai đoạn bắt đầu. Tiếp theo là quá trình khử cực, sau đó là tái phân cực, trong đó điện thế nghỉ lại đạt được. Thông thường, tuy nhiên, siêu phân cực xảy ra trước khi tái phân cực. Điều này nhằm đảm bảo rằng không có điện thế hoạt động nào được kích hoạt trực tiếp sau khi điện thế hoạt động đã xảy ra và một kích thích vĩnh viễn xảy ra. Các kênh ion cũng có một chức năng quan trọng trong việc điều chỉnh sự thẩm thấu và duy trì sự cân bằng axit-bazơ trong cơ thể.

Giáo dục, sự xuất hiện, thuộc tính và giá trị tối ưu

Như đã đề cập, có các kênh ion hoạt động và thụ động. Tuy nhiên, chúng cũng có thể được phân biệt dựa trên cách thức chúng được kiểm soát. Đây là các kênh ion điều khiển bằng điện áp được sử dụng để truyền các kích thích trong tế bào thần kinh. Chúng cũng có thể được điều khiển bởi các phối tử, chẳng hạn như các kênh ion được điều khiển bởi máy phát của các khớp thần kinh để truyền tín hiệu đến các nơ-ron khác hoặc cũng để truyền tín hiệu đến các cơ.

Các kênh ion khác là các kênh nhạy cảm cơ học. Chúng được điều chỉnh bởi các kích thích cơ học như áp suất. Các kênh ion kiểm soát nhiệt độ được mở hoặc đóng khi đạt đến một giá trị ngưỡng nhất định của nhiệt độ. Và các kênh ion điều khiển ánh sáng được điều chỉnh bởi một bước sóng ánh sáng nhất định. Một ví dụ về điều này là rhodopsin, được liên kết với một kênh và điều chỉnh nó. Chúng xảy ra, ví dụ, trong mắt và được tích hợp vào quá trình thị giác.

Bệnh & Rối loạn

Các kênh ion có thể bị ảnh hưởng bởi một số bệnh. Một ví dụ là một kênh canxi bị khiếm khuyết trong tiểu não. Khiếm khuyết này là yếu tố khởi phát bệnh động kinh. Một ví dụ khác là Hội chứng Lambert-Eaton.

Các bệnh nhân phát triển các kháng thể chống lại các kênh canxi của nội mô thần kinh cơ. Đây là khu vực dẫn truyền kích thích giữa các tế bào thần kinh và các cơ. Các tín hiệu bị suy yếu và xuất hiện tình trạng yếu cơ. Đàn ông có xu hướng bị tình trạng này nhiều hơn phụ nữ.