ערוץ יון

א ערוץ יון הוא חלבון טרנסממברני היוצר נקבוביות בקרום ומאפשר ליונים לעבור דרך הממברנה. יונים הם חלקיקים טעונים חשמליים, הם יכולים להיות טעונים באופן חיובי אך גם טעונים שליליים. הם נמצאים בתמורה מתמדת בין התא לסביבתו או תא שכנה אחר.

מהו תעלת יונים?

הממברנה של תא מורכבת משכבה דו שומנית. תעלות יונים הינן חלבונים טרנסמברנריים החוצים את הממברנה ומאפשרים ליונים לעבור דרכם. תעלות יונים ידועות גם כחלבוני תעלה מכיוון שהם מהווים מעבר.

קבוצת תעלות היונים מחולקת לקטגוריות שונות, הערוצים היוניים הפעילים והפסיביים. תעלות היונים הפעילות מייצרות את מעבר היונים באמצעות הובלה פעילה, ולכן הן דורשות אנרגיה לתהליך זה. לעומת זאת, תעלות היונים הפסיביות אינן צורכות אנרגיה ומאפשרות ליונים לעבור לאורך שיפוע אלקטרוכימי קיים. ניתן לחלק את שיפוע זה לרכיבים כימיים וחשמליים. שיפוע כימי מתאר שיפוע ריכוז. חלקיקי חומר מסוים כמו אשלגן נעים בצורה לא מתואמת בין שני תאים בעזרת תעלות יון.

התוצאה היא חלוקה אחידה של חלקיקים אלה בין שני התאים. זה ידוע גם בשם תנועה מולקולרית בראונית. מדרגת החשמל לעומת זאת מכילה את חלוקת המתח החשמלי. לדוגמה, אם יש מטען שלילי מוגבר בתא, נוצר שיפוע חשמלי. החלקיקים החיוביים של התא השני עוברים לאחר מכן לתא הטעון שלילי על מנת לפצות על המתח הלא שוויוני שנבנה על ידי הדרגה. תעלות היונים הפעילות פועלות באופן ספציפי כנגד שיפוע. לדוגמה, הם יכולים להעביר חלקיקים טעונים שליליים נוספים לתא המטען שלילי. עם זאת, תהליך זה דורש הוצאה של אנרגיה.

פונקציה, אפקט ומשימות

לערוצי יון מגוון פונקציות. תעלות יון מבוקרות משדרים בסינפסות של תאי עצב ממלאות תפקיד חשוב בהעברת האותות בין נוירונים שונים. סוגים אלה של תעלות יון ממוקמות בסיום הפוסט-סינפטי.

אם יש אות נכנס, הסינפסה משחררת מוליך עצבי מסוים. זה נכנס לפער הסינפטי ונקשר לקולטנים של ערוצי היונים הנשלטים על המשדר. זה פותח את אלה ומשנה את פוטנציאל הממברנה של פוסט סינפסה. בהתאם למצב, קיים פוטנציאל קרום מעורר או מעכב. זה תלוי אם פוטנציאל הממברנה מוגדל או מוריד וזה בתורו נקבע על ידי זרם של יוני דרך תעלת היונים המפוקחת על ידי המשדר. העברת גירויים בנוירון, זה יכול להיות במוח או בחוט השדרה, נוצרת על ידי תעלות יון. לדוגמא, תהליך הראיה מתאפשר, אך גם העברת גירויים במקרה של רפלקס כמו רפלקס האמסטרינג.

כאשר יש שינוי בפוטנציאל הממברנה, תעלות יון נפתחות לאורך הנוירונים. זה יוצר העברת פוטנציאל הממברנה המשתנה לאורך נוירון הדומה לאפקט דומינו. מתח הממברנה נוצר מכיוון שיש מטען שלילי בתוך העצבון ומטען חיובי באזור החוץ תאי. אם חורג מהפוטנציאל למנוחה של מתח הקרום, מתרחשת היפר קוטביות של הממברנה. זה הופך את מתח הקרום לשלילי עוד יותר. זה קורה בגלל פתיחה או סגירת תעלות היון. תעלות יון אלה הן תעלות אשלגן, סידן, כלוריד ונתרן. הם תלויי מתח, כך שהם נפתחים או נסגרים בהתאם לפוטנציאל הממברנה.

תהליך זה ידוע כפוטנציאל פעולה ומחולק לשלבים שונים. ראשית יש את שלב החניכה. אחריה מגיע דפולריזציה ואחריה קיטוב מחדש, בו מושג שוב פוטנציאל המנוחה. אולם בדרך כלל, היפר קיטוב מתרחש לפני קיטוב מחדש. זה משמש להבטיח ששום פוטנציאל פעולה נוסף לא יופעל ישירות לאחר התרחשות פוטנציאל הפעולה וכי מתרחש גירוי קבוע. לתעלות יונים יש גם תפקיד חשוב בוויסות האוסמוזה ובשמירה על איזון החומצה-בסיס בגוף.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

כאמור, ישנם ערוצי יונים פעילים ופסיביים. עם זאת, ניתן להבחין ביניהם גם על בסיס אופן השליטה בהם. אלה תעלות יון מבוקרות מתח המשמשות להעברת גירויים בנוירונים. ניתן לשלוט עליהם גם על ידי ליגנדים, כמו ערוצי היונים הנשלטים על-ידי המשדרים של הסינפסות להעברת אותות לנוירונים אחרים או גם להעברת אותות לשרירים.

ערוצי יון נוספים הם הערוצים הרגישים המכניים. הם מוסדרים על ידי גירויים מכניים כמו לחץ. תעלות יון מבוקרות טמפרטורה נפתחות או נסגרות כאשר מגיעים לערך סף מסוים של טמפרטורה. ותעלות יון בשליטת אור מוסדרות על ידי אורך גל מסוים של אור. דוגמה לכך היא רודופסין, המחובר לתעלה ומווסת אותה. אלה מתרחשים, למשל, בעין ומשולבים בתהליך הוויזואלי.

מחלות והפרעות

תעלות יונים יכולות להיות מושפעות ממחלות מסוימות. דוגמא אחת היא תעלת סידן פגומה במוח הקטן. מום זה מהווה טריגר לאפילפסיה. דוגמא נוספת היא תסמונת למברט-איטון.

המטופלים מפתחים נוגדנים כנגד תעלות הסידן של לוח השתן העצבי. זהו אזור העברת הגירוי בין נוירונים לשרירים. האותות נחלשים ומתרחשת חולשת שרירים. גברים נוטים לסבול ממצב זה יותר מנשים.