आयोनिक चैनल: वे क्या हैं, प्रकार। और वे कोशिकाओं में कैसे काम करते हैं

आयन चैनल प्रोटीन कॉम्प्लेक्स हैं, कोशिका झिल्लियों में स्थित है, जो दिल की धड़कन या न्यूरॉन्स के बीच संकेतों के संचरण जैसी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को नियंत्रित करती हैं।

इस लेख में हम यह समझाने जा रहे हैं कि उनमें क्या शामिल है, उनका कार्य और संरचना क्या है, किस प्रकार के आयन चैनल मौजूद हैं और विभिन्न रोगों के साथ उनका क्या संबंध है।

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आयन चैनल क्या है?

हम आयन चैनलों द्वारा समझते हैं प्रोटीन कॉम्प्लेक्स जलीय छिद्रों से भरे होते हैं, जो आयनों को पारित करने की अनुमति देते हैं, जिससे वे कोशिका झिल्ली में प्रवाहित हो जाते हैं। ये चैनल सभी कोशिकाओं में मौजूद हैं, जिनमें से वे एक आवश्यक घटक हैं।

प्रत्येक कोशिका एक झिल्ली से घिरी होती है जो इसे बाहरी वातावरण से अलग करती है। इसकी लिपिड बाईलेयर संरचना ध्रुवीय अणुओं जैसे अमीनो एसिड या आयनों के लिए आसानी से पारगम्य नहीं है। इसलिए, पंप, ट्रांसपोर्टर और आयन चैनल जैसे झिल्ली प्रोटीन के माध्यम से इन पदार्थों को सेल के अंदर और बाहर ले जाना आवश्यक है।

चैनल एक या एक से अधिक विभिन्न प्रोटीनों से बने होते हैं जिन्हें सबयूनिट कहा जाता है

(अल्फा, बीटा, गामा, आदि)। जब उनमें से कई एक साथ आते हैं, तो वे केंद्र में एक गोलाकार संरचना बनाते हैं जिसमें एक छिद्र या छिद्र होता है, जो आयनों के पारित होने की अनुमति देता है।

इन चैनलों की एक विशेषता उनकी चयनात्मकता है; है कि वे निर्धारित करें कि कुछ अकार्बनिक आयन गुजरते हैं और अन्य नहीं, व्यास और उसके अमीनो एसिड के वितरण पर निर्भर करता है।

आयन चैनलों का खुलना और बंद होना विभिन्न कारकों द्वारा नियंत्रित होता है; एक विशिष्ट उत्तेजना या संवेदक वह है जो निर्धारित करता है कि वे अपनी संरचना को बदलकर एक राज्य से दूसरे राज्य में उतार-चढ़ाव करते हैं।

अब देखते हैं कि वे कौन से कार्य करते हैं और उनकी संरचना क्या है।

कार्य और संरचना

आवश्यक सेलुलर प्रक्रियाओं के पीछे, जैसे कि न्यूरोट्रांसमीटर का स्राव या विद्युत संकेतों का संचरण, आयन चैनल हैं, जो कोशिकाओं को विद्युत और उत्तेजनीय क्षमता प्रदान करते हैं. और जब वे विफल हो जाते हैं, तो कई विकृति हो सकती है (जिसके बारे में हम बाद में बात करेंगे)।

आयन चैनलों की संरचना ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन के रूप में होती है और गेट सिस्टम के रूप में कार्य करें छिद्रों के माध्यम से आयनों (पोटेशियम, सोडियम, कैल्शियम, क्लोरीन, आदि) के मार्ग को नियंत्रित करने के लिए।

कुछ साल पहले तक यह सोचा जाता था कि छिद्र और वोल्टेज सेंसर एक के माध्यम से युग्मित होते हैं लिंकर या "लिंकर" (लगभग 15 अमीनो एसिड का सर्पिल), जिसे सेंसर की गति से सक्रिय किया जा सकता है वोल्टेज। आयन चैनल के दो भागों के बीच यह युग्मन तंत्र विहित तंत्र है जिसे हमेशा सिद्धांतित किया गया है।

हाल ही में, हालांकि, नए शोध ने एक और रास्ता खोल दिया है वोल्टेज सेंसर के हिस्से और छिद्र के हिस्से से बने अमीनो एसिड का एक खंड शामिल है. चैनल के खुलने या बंद होने को ट्रिगर करने के लिए ये दो खंड एक ज़िप की तरह एक साथ फिट होंगे। बदले में, यह नया तंत्र हाल की खोजों की व्याख्या कर सकता है, जिसमें कुछ वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल (कुछ दिल की धड़कन जैसे कार्यों के लिए जिम्मेदार) सिर्फ एक के साथ लिंकर।

वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल मौजूदा चैनल प्रकारों में से एक हैं, लेकिन और भी हैं: आइए देखें कि वे आगे क्या हैं।

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आयन चैनलों के प्रकार

आयन चैनलों के सक्रियण के तंत्र कई प्रकार के हो सकते हैं: लिगैंड द्वारा, वोल्टेज द्वारा या मेकोनोसेंसिटिव उत्तेजनाओं द्वारा।

1. लिगैंड-गेटेड आयन चैनल

ये आयन चैनल कुछ अणुओं और न्यूरोट्रांसमीटर के बंधन के जवाब में खुला. यह उद्घाटन तंत्र एक रासायनिक पदार्थ (जो एक हार्मोन, एक पेप्टाइड या एक न्यूरोट्रांसमीटर हो सकता है) की बातचीत के कारण होता है। रिसेप्टर नामक चैनल के एक हिस्से के साथ, जो मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन उत्पन्न करता है और प्रोटीन की रचना को संशोधित करता है, खोल देता है चैनल।

के प्राप्तकर्ता acetylcholine (निकोटिनिक प्रकार के मोटर तंत्रिकाओं और मांसपेशियों के बीच संकेतों के संचरण में शामिल एक न्यूरोट्रांसमीटर), सबसे अधिक अध्ययन किए गए लिगैंड-गेटेड आयन चैनलों में से एक है। यह 20 अमीनो एसिड की 5 सबयूनिट्स से बना है और बुनियादी कार्यों में शामिल है जैसे आंदोलन, स्मृति, ध्यान, नींद, सतर्कता या चिंता का स्वैच्छिक नियंत्रण.

2. वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल

इस तरह के चैनल प्लाज्मा झिल्ली में विद्युत क्षमता में परिवर्तन के जवाब में खुला. वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल विद्युत आवेगों के संचरण में शामिल होते हैं, उत्पन्न करते हैं ऐक्शन पोटेंशिअल के दोनों ओर विद्युत आवेशों के अंतर में परिवर्तन के कारण झिल्ली।

आयनों का प्रवाह दो प्रक्रियाओं में होता है: सक्रियण द्वारा, एक वोल्टेज-निर्भर प्रक्रिया: चैनल खुलता है झिल्ली क्षमता में परिवर्तन के जवाब में (के दोनों तरफ विद्युत क्षमता में अंतर झिल्ली); और निष्क्रियता, एक प्रक्रिया जो चैनल के बंद होने को नियंत्रित करती है।

वोल्टेज-गेटेड आयन चैनलों का मुख्य कार्य है कार्य क्षमता का सृजन और उनका प्रसार. कई प्रकार हैं और मुख्य हैं:

2.1। ना + चैनल

वे ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन हैं जो कोशिका के माध्यम से सोडियम आयनों के पारित होने की अनुमति देते हैं। आयन परिवहन निष्क्रिय है और केवल आयन की विद्युत रासायनिक क्षमता पर निर्भर करता है (इसे एटीपी अणु के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है)। न्यूरॉन्स में, एक्शन पोटेंशिअल के बढ़ते चरण के लिए सोडियम चैनल जिम्मेदार होते हैं। (विध्रुवण)।

2.2। के+ चैनल

ये आयन चैनल संरचनात्मक झिल्ली प्रोटीन के सबसे विषम समूह का गठन करते हैं। न्यूरॉन्स में, विध्रुवण K+ चैनलों को सक्रिय करता है और तंत्रिका कोशिका से K+ निकास की सुविधा देता है, जिससे झिल्ली क्षमता का पुन: ध्रुवीकरण होता है।

23. सीए ++ चैनल

कैल्शियम आयन अन्तर्ग्रथनी पुटिका झिल्ली (में स्थित संरचनाएं) के संलयन को बढ़ावा देते हैं न्यूरोनल अक्षतंतु का अंत और स्रावी न्यूरोट्रांसमीटर के लिए जिम्मेदार) अक्षतंतु टर्मिनल झिल्ली के साथ न्यूरॉन, एक्सोसाइटोसिस के एक तंत्र द्वारा सिनैप्टिक फांक में एसिटाइलकोलाइन की रिहाई को उत्तेजित करना.

2.4। सीएल-चैनल

इस प्रकार के आयनिक चैनल सेल उत्तेजना, कोशिकाओं के बीच परिवहन, साथ ही PH और सेल वॉल्यूम के प्रबंधन के लिए जिम्मेदार हैं। झिल्ली में स्थित चैनल उत्तेजनीय कोशिकाओं में झिल्ली क्षमता को स्थिर करते हैं। भी हैं पानी और इलेक्ट्रोलाइट्स की कोशिकाओं के बीच परिवहन के लिए जिम्मेदार.

3. मेकोनोसेंसिटिव उत्तेजनाओं द्वारा नियंत्रित आयन चैनल

ये आयन चैनल यांत्रिक क्रियाओं के जवाब में खुला. वे पाए जा सकते हैं, उदाहरण के लिए, Paccini's Corpuscles (त्वचा में संवेदी रिसेप्टर्स जो तेजी से कंपन का जवाब देते हैं और गहरे यांत्रिक दबाव के लिए), जो तनाव और/या के अनुप्रयोग के माध्यम से कोशिका झिल्ली को खींचकर खुलता है दबाव।

चैनलोपैथीज: इन अणुओं से जुड़ी विकृतियां

शारीरिक दृष्टिकोण से, आयन चैनल हमारे शरीर के होमोस्टैटिक संतुलन के लिए आवश्यक हैं. इसकी शिथिलता से रोगों की एक पूरी श्रृंखला उत्पन्न होती है, जिन्हें चैनलोपैथी के रूप में जाना जाता है। इन्हें दो प्रकार के तंत्रों द्वारा उत्पादित किया जा सकता है: अनुवांशिक परिवर्तन और ऑटोम्यून्यून रोग।

आनुवंशिक परिवर्तनों में, ऐसे उत्परिवर्तन होते हैं जो आयन चैनल के लिए जीन के कोडिंग क्षेत्र में होते हैं। इन उत्परिवर्तनों के लिए पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का उत्पादन करना सामान्य है जो सही ढंग से संसाधित नहीं होते हैं और प्लाज्मा झिल्ली में शामिल नहीं होते हैं; या, जब सबयूनिट्स मेट और चैनल बनाते हैं, तो ये कार्यात्मक नहीं होते हैं।

एक और लगातार संभावना यह है कि, भले ही वे कार्यात्मक चैनल हैं, अंत में वे परिवर्तित कैनेटीक्स दिखाते हैं। किसी भी मामले में, वे अक्सर चैनल फ़ंक्शन के लाभ या हानि की ओर ले जाते हैं।

भी म्यूटेशन जीन के प्रमोटर क्षेत्र में हो सकता है जो आयन चैनल के लिए कोड करता है. यह प्रोटीन के अंडरएक्प्रेशन या ओवरएक्प्रेशन का कारण बन सकता है, जिससे चैनलों की संख्या में परिवर्तन हो सकता है, जिससे इसकी कार्यक्षमता में वृद्धि या कमी भी हो सकती है।

वर्तमान में, विभिन्न ऊतकों में आयन चैनलों से जुड़े कई विकृति ज्ञात हैं। मस्कुलोस्केलेटल स्तर पर, वोल्टेज-गेटेड Na+, K+, Ca++, और Cl- चैनल और एसिटाइलकोलाइन चैनल में उत्परिवर्तन हाइपरकेलेमिक और हाइपोकैलेमिक पक्षाघात, मायोटोनिया, घातक अतिताप और मायस्थेनिया जैसे विकारों को जन्म देता है.

न्यूरोनल स्तर पर, यह प्रस्तावित किया गया है कि वोल्टेज-गेटेड Na+ चैनल, K+ और Ca++ चैनल में परिवर्तन वोल्टेज द्वारा, एसिटाइलकोलाइन द्वारा सक्रिय चैनल या ग्लाइसिन द्वारा सक्रिय एक, मिर्गी, गतिभंग जैसे विकारों की व्याख्या कर सकता है एपिसोडिक माइग्रेन, फैमिलियल हेमिप्लेजिक माइग्रेन, लैम्बर्ट-ईटन सिंड्रोम, अल्जाइमर रोग, पार्किंसंस रोग और एक प्रकार का मानसिक विकार।

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