അയോൺ ചാനൽ: പ്രവർത്തനവും രോഗങ്ങളും

മെംബ്രണിൽ ഒരു സുഷിരം ഉണ്ടാക്കുകയും അതിലൂടെ അയോണുകളെ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ടാൻസ്മെംബ്രൺ പ്രോട്ടീനാണ് അയോൺ ചാനൽ. അയോണുകൾ വൈദ്യുത ചാർജുള്ള കണങ്ങളാണ്; അവ പോസിറ്റീവ് ആയിരിക്കാം, പക്ഷേ നെഗറ്റീവ് ചാർജും ആയിരിക്കും. സെല്ലും അതിന്റെ പരിസ്ഥിതിയും അല്ലെങ്കിൽ മറ്റൊരു അയൽ കോശവും തമ്മിൽ അവ നിരന്തരമായ കൈമാറ്റത്തിലാണ്.

എന്താണ് ഒരു അയോൺ ചാനൽ?

ഒരു കോശത്തിന്റെ മെംബ്രൺ ഒരു ലിപിഡ് ബൈലെയർ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. അയോൺ ചാനലുകൾ ട്രാൻസ്മെംബ്രെൻ ആണ് പ്രോട്ടീനുകൾ അത് മെംബ്രൺ വ്യാപിക്കുകയും അയോണുകളെ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അയോൺ ചാനലുകളെ ചാനൽ എന്നും വിളിക്കുന്നു പ്രോട്ടീനുകൾ കാരണം അവ ഒരു പാതയായി മാറുന്നു. അയോൺ ചാനലുകളുടെ ഗ്രൂപ്പിനെ വിവിധ വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, സജീവ അയോൺ ചാനലുകൾ, നിഷ്ക്രിയ അയോൺ ചാനലുകൾ. സജീവമായ അയോൺ ചാനലുകൾ സജീവ ഗതാഗതത്തിലൂടെ അയോണുകളുടെ കടന്നുകയറ്റം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ്. മറുവശത്ത്, നിഷ്ക്രിയ അയോൺ ചാനലുകൾ ഊർജ്ജം ഉപഭോഗം ചെയ്യുന്നില്ല, കൂടാതെ നിലവിലുള്ള ഇലട്രോകെമിക്കൽ ഗ്രേഡിയന്റിലൂടെ അയോണുകൾ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഈ ഗ്രേഡിയന്റിനെ കെമിക്കൽ, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഘടകങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി തിരിക്കാം. കെമിക്കൽ ഗ്രേഡിയന്റ് വിവരിക്കുന്നു a ഏകാഗ്രത ഗ്രേഡിയന്റ്. പോലുള്ള ഒരു പ്രത്യേക പദാർത്ഥത്തിന്റെ കണികകൾ പൊട്ടാസ്യം, അയോൺ ചാനലുകളുടെ സഹായത്തോടെ രണ്ട് കമ്പാർട്ടുമെന്റുകൾക്കിടയിൽ ഏകോപിപ്പിക്കാതെ നീങ്ങുക. ഇത് ഒരു യൂണിഫോം ഉണ്ടാക്കുന്നു വിതരണ രണ്ട് അറകൾക്കിടയിലുള്ള ഈ കണങ്ങളുടെ. ഇതിനെ ബ്രൗണിയൻ മോളിക്യുലാർ മോഷൻ എന്നും വിളിക്കുന്നു. മറുവശത്ത്, ഇലക്ട്രിക്കൽ ഗ്രേഡിയന്റ് ഉൾപ്പെടുന്നു വിതരണ വൈദ്യുത വോൾട്ടേജിന്റെ. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു കമ്പാർട്ട്മെന്റിൽ വർദ്ധിച്ച നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഒരു ഇലക്ട്രിക്കൽ ഗ്രേഡിയന്റ് രൂപം കൊള്ളുന്നു. മറ്റ് കമ്പാർട്ട്മെന്റിന്റെ പോസിറ്റീവ് കണങ്ങൾ പിന്നീട് ഗ്രേഡിയന്റ് നിർമ്മിച്ച അസമമായ വോൾട്ടേജ് പുനഃസന്തുലിതമാക്കുന്നതിന് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ഉള്ള കമ്പാർട്ട്മെന്റിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. സജീവമായ അയോൺ ചാനലുകൾ ഒരു ഗ്രേഡിയന്റിനെതിരെ പ്രത്യേകമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള അധിക കണങ്ങളെ അവർ ഇതിനകം നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കമ്പാർട്ട്മെന്റിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകാം. എന്നിരുന്നാലും, ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ഊർജ്ജത്തിന്റെ ചിലവ് ആവശ്യമാണ്.

പ്രവർത്തനം, പ്രവർത്തനം, ചുമതലകൾ

അയോൺ ചാനലുകൾക്ക് വൈവിധ്യമാർന്ന പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉണ്ട്. ട്രാൻസ്മിറ്റർ-ഗേറ്റഡ് അയോൺ ചാനലുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിനാൽ വിവിധ ന്യൂറോണുകൾക്കിടയിൽ സിഗ്നലുകൾ കൈമാറുന്നതിൽ ന്യൂറോണുകൾക്ക് ഒരു പ്രധാന പ്രവർത്തനമുണ്ട്. ഇത്തരത്തിലുള്ള അയോൺ ചാനലുകൾ പോസ്റ്റ്സിനാപ്റ്റിക് ടെർമിനലിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു. ഒരു ഇൻകമിംഗ് സിഗ്നൽ സംഭവിക്കുമ്പോൾ, സിനാപ്സ് ഒരു പ്രത്യേകം പുറത്തുവിടുന്നു ന്യൂറോ ട്രാൻസ്മിറ്റർ. ട്രാൻസ്മിറ്റർ പ്രവേശിക്കുന്നു സിനാപ്റ്റിക് പിളർപ്പ് ട്രാൻസ്മിറ്റർ-ഗേറ്റഡ് അയോൺ ചാനലുകളുടെ റിസപ്റ്ററുകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇവ തുറക്കപ്പെടുകയും പോസ്റ്റ്‌സിനാപ്‌സിന്റെ മെംബ്രൺ പൊട്ടൻഷ്യൽ മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിനെ ആശ്രയിച്ച്, ഒരു ആവേശകരമായ അല്ലെങ്കിൽ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന മെംബ്രൺ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഇത് മെംബ്രൺ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉയർത്തുകയോ താഴ്ത്തുകയോ ചെയ്യുന്നുണ്ടോ എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് ട്രാൻസ്മിറ്റർ-ഗേറ്റഡ് അയോൺ ചാനലിലൂടെയുള്ള അയോണുകളുടെ വരവ് വഴിയാണ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. ന്യൂറോണിലെ ഉദ്ദീപനങ്ങളുടെ കൈമാറ്റം, ഇത് ഇതിലായിരിക്കാം തലച്ചോറ് അല്ലെങ്കിൽ അതിലും നട്ടെല്ല്, അയോൺ ചാനലുകളാൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, കാഴ്ചയുടെ പ്രക്രിയ ഈ രീതിയിൽ സാധ്യമാണ്, മാത്രമല്ല ഹാംസ്ട്രിംഗ് റിഫ്ലെക്സ് പോലെയുള്ള ഒരു റിഫ്ലെക്സിൽ ഉത്തേജക സംപ്രേഷണം സാധ്യമാക്കുന്നു. മെംബ്രൺ പൊട്ടൻഷ്യലിൽ മാറ്റം സംഭവിക്കുമ്പോൾ, ന്യൂറോണുകൾക്കൊപ്പം അയോൺ ചാനലുകൾ തുറക്കുന്നത് സംഭവിക്കുന്നു. ഇത് ഒരു ഡൊമിനോ ഇഫക്റ്റിന് സമാനമായ ന്യൂറോണിനെ പരിവർത്തനം ചെയ്ത മെംബ്രൺ പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ ചാലകത സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ന്യൂറോണിനുള്ളിൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജും എക്സ്ട്രാ സെല്ലുലാർ ഏരിയയിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജും ഉള്ളതിനാലാണ് മെംബ്രൻ വോൾട്ടേജ് തുടക്കത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്നത്. മെംബ്രൻ വോൾട്ടേജിന്റെ വിശ്രമ സാധ്യതകൾ കവിഞ്ഞാൽ, മെംബ്രണിന്റെ ഹൈപ്പർപോളറൈസേഷൻ സംഭവിക്കുന്നു. തൽഫലമായി, മെംബ്രൺ വോൾട്ടേജ് കൂടുതൽ നെഗറ്റീവ് ആയി മാറുന്നു. അയോൺ ചാനലുകൾ തുറക്കുകയോ അടയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതിനാലാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഈ അയോൺ ചാനലുകളാണ് പൊട്ടാസ്യം, കാൽസ്യം, ക്ലോറൈഡ് ഒപ്പം സോഡിയം ചാനലുകൾ. അവ വോൾട്ടേജിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, അതായത് മെംബ്രൻ സാധ്യതയെ ആശ്രയിച്ച് അവ തുറക്കുകയോ അടയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയെ വിളിക്കുന്നു പ്രവർത്തന സാധ്യത കൂടാതെ വിവിധ ഘട്ടങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ആദ്യം, പ്രാരംഭ ഘട്ടം സംഭവിക്കുന്നു. തുടർന്ന് ഡിപോളറൈസേഷനും തുടർന്ന് റീപോളറൈസേഷനും ഉണ്ട്, അതിൽ വിശ്രമ സാധ്യത വീണ്ടും എത്തുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സാധാരണഗതിയിൽ, പുനർധ്രുവീകരണത്തിന് മുമ്പ് ഹൈപ്പർപോളറൈസേഷൻ സംഭവിക്കുന്നു. ഇനിയുണ്ടാകില്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു പ്രവർത്തന സാധ്യത സംഭവിച്ച പ്രവർത്തന സാധ്യതയ്ക്ക് ശേഷം നേരിട്ട് ട്രിഗർ ചെയ്യപ്പെടുകയും തുടർച്ചയായ ഉത്തേജനം സംഭവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഓസ്മോസിസ് നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലും ആസിഡ്-ബേസ് നിലനിർത്തുന്നതിലും അയോൺ ചാനലുകൾക്ക് ഒരു പ്രധാന പ്രവർത്തനം ഉണ്ട്. ബാക്കി ശരീരത്തിൽ.

രൂപീകരണം, സംഭവം, ഗുണവിശേഷതകൾ, ഒപ്റ്റിമൽ മൂല്യങ്ങൾ

നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, സജീവവും നിഷ്ക്രിയവുമായ അയോൺ ചാനലുകൾ ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ സ്റ്റെററൈസേഷന്റെ സ്വഭാവത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയും അവയെ വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയും. ന്യൂറോണുകളിലെ ഉത്തേജക പ്രക്ഷേപണത്തിന് സഹായിക്കുന്ന വോൾട്ടേജ്-ഗേറ്റഡ് അയോൺ ചാനലുകളാണ് ഇവ. ട്രാൻസ്മിറ്റർ-ഗേറ്റഡ് അയോൺ ചാനലുകൾ പോലെ അവ ലിഗന്റ്-ഗേറ്റഡ് ആകാം ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിനാൽ മറ്റ് ന്യൂറോണുകളിലേക്ക് സിഗ്നലുകൾ റിലേ ചെയ്യുന്നതിനും അല്ലെങ്കിൽ പേശികളിലേക്കുള്ള സിഗ്നൽ സംപ്രേക്ഷണത്തിനും. മറ്റ് അയോൺ ചാനലുകൾ മെക്കാനിക്കൽ സെൻസിറ്റീവ് ചാനലുകളാണ്. സമ്മർദ്ദം പോലുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ഉത്തേജനങ്ങളാൽ അവ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. താപനിലയുടെ ഒരു നിശ്ചിത പരിധിയിലെത്തുമ്പോൾ താപനില-ഗേറ്റഡ് അയോൺ ചാനലുകൾ തുറക്കുകയോ അടയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു. ലൈറ്റ്-ഗേറ്റഡ് അയോൺ ചാനലുകൾ പ്രകാശത്തിന്റെ ഒരു പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യത്താൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. ഇതിന് ഒരു ഉദാഹരണമാണ് റോഡോപ്സിൻ, അത് ഒരു ചാനലുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച് അതിനെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ഇവ കണ്ണിൽ സംഭവിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്, ദൃശ്യപ്രക്രിയയുടെ അവിഭാജ്യഘടകമാണ്.

രോഗങ്ങളും വൈകല്യങ്ങളും

അയോൺ ചാനലുകൾ ചില രോഗങ്ങൾ ബാധിച്ചേക്കാം. ഒരു ബെസിപീൽ ഒരു തകരാറാണ് കാൽസ്യം ചാനൽ മൂത്രാശയത്തിലുമാണ്. ഈ വൈകല്യം ഒരു ട്രിഗർ ആണ് അപസ്മാരം. മറ്റൊരു ഉദാഹരണം ലാംബർട്ട്-ഈറ്റൺ സിൻഡ്രോം ആണ്. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, രോഗികൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു ആൻറിബോഡികൾ എതിരായി കാൽസ്യം ന്യൂറോമസ്കുലർ എൻഡ് പ്ലേറ്റിന്റെ ചാനലുകൾ. ന്യൂറോണുകളും പേശികളും തമ്മിലുള്ള ഉത്തേജക കൈമാറ്റത്തിന്റെ മേഖലയാണിത്. സിഗ്നലുകൾ ദുർബലമാവുകയും പേശികളുടെ ബലഹീനത ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നു. പുരുഷന്മാരാണ് ഇത് കൂടുതൽ ബാധിക്കുന്നത് കണ്ടീഷൻ സ്ത്രീകളേക്കാൾ.