Les canaux ioniques sont des protéines encastrées dans la membrane cellulaire qui règlent le mouvement bidirectionnel des ions appelés chargés de substance en travers de la membrane cellulaire imperméable. Les canaux ioniques sont hautement sélecteurs et peuvent être groupés selon leur structure, comme membres des familles tension-déclenchées ou ligand-déclenchées de canal ionique.
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Le transport des ions est essentiel pour mettre à jour le reste électrophysiologique des deux côtés de la membrane, le reste osmotique appelé, qui est nécessaire pour que les signes transduced de leur forme chimique (d'ion) à une réponse cellulaire.
La transduction du signal est affectée par l'ouverture et la fermeture des canaux ioniques d'une façon combinée. Ceci produit d'un changement de la tension ou du potentiel de membrane en travers de la membrane cellulaire, qui peut être propagée en travers de beaucoup de membranes cellulaires. Ce mécanisme désigné sous le nom d'un potentiel d'action. Il se produit en travers des neurones, par exemple, afin de transmettre l'information du système nerveux aux muscles dans le fuselage.
Gradients électrochimiques
Les gradients électrochimiques soutiennent le rétablissement des potentiels d'action. C'est un regroupement de deux types de gradients : (1) un gradient de produit chimique ou de concentration, et (2) un gradient de charge. Le gradient se rapporte à une différence dans la concentration d'une substance (ion ou charge) entre deux environnements qui sont séparés par un barrage.
Dans le cadre d'une cellule, le liquide extracellulaire et le cytosol intracellulaire sont considérés comme de tels environnements. Les ions déménageront passivement d'un endroit de haut à la concentration inférieure (c.-à-d. en bas de leur gradient).
Pendant que des ions sont chargés, une charge positive nette s'accumule sur le côté au lequel ils déménagent, et une charge négative nette du côté du lequel ils se sont éloignés. Par la suite, le mouvement des ions ralentit car la charge négative attirera des ions de retour vers leur commencer latéral, contrant de ce fait le mouvement en bas du gradient de concentration.
Éventuellement, cette différence de charge, appelée la différence potentielle électrique, atteint une remarque à laquelle la force électrique qui tire des ions contre leur gradient de concentration est équilibrée avec la force qui les pilote vers le bas. En ce point, il n'y a aucun mouvement net et la cellule est à l'équilibre. Ceci est expliqué ici :
Le potentiel d'action est composé de quatre phases : poser, dépolarisation, repolarisation et hyperpolarisation. Le rétablissement de ces phases se produit par l'intermédiaire de l'ouverture et de la fermeture passagères des canaux ioniques d'une façon sélectrice, combinée et réglée.
Potentiel de membrane
Le potentiel de membrane décrit une différence dans le potentiel électrique, ou la séparation de la charge, entre deux environnements distincts. Les neurones ont un gradient de concentration négatif, signifiant la concentration de franchement - les ions chargés en dehors de la cellule est plus grand que celui à l'intérieur de la cellule, qui mène à une séparation de charge en travers de la membrane.
Cette condition désigné sous le nom du potentiel de membrane et est la dominante de toutes les conditions de potentiel d'action. Le sodium (Na+) et le potassium (k)+ régissent la condition posante de la façon suivante :
- La concentration du Na+ en dehors du neurone est plus grande que la concentration à l'intérieur du neurone
- La concentration de K+ à l'intérieur du neurone est plus grande que la concentration en dehors du neurone
Les cellules mettent à jour cet équilibre à un gradient de concentration négatif étroit d'approximativement -70 millivolts (mV).
Les neurones sont hautement perméables à K+ dû aux glissières de potassium de fuite, qui permettent à K+ d'abaisser son gradient chimique hors de la cellule, et partiellement à la perméabilité du Na+ dû aux canaux sodium de fuite, qui limite le mouvement de Na+ dans la cellule.
Pour mettre à jour un potentiel au repos négatif net, la cellule dépend de l'activité d'une protéine appelée la pompe au sodium-potassium, qui emploie l'énergie pour pomper simultanément K+ de nouveau dans la cellule et le Na+ à l'extérieur. Le rapport de mouvement est 3Na+ à l'extérieur pour chaque 2K+ dedans.
Notez que les glissières déclenchées de sodium et de potassium sont fermées dans cette condition et sont distinctes des glissières de fuite. Ces glissières sont déclenchées par tension.
Dépolarisation
Un desserrage des neurotransmetteurs en travers d'une jonction synaptique, glissières de Na+ de causes sur la membrane (réceptive) postsynaptic de neurone à s'ouvrir de sorte que les ions de Na+ découlent du milieu extracellulaire dans ce neurone en aval.
Cette stimulation doit atteindre un seuil (~-55mV) pour qu'un potentiel d'action donne droit. L'effet de réseau est augmenter du potentiel de membrane. Ceci se nomme dépolarisation, pendant que l'intérieur de cellules devient plus positif. Le potentiel de membrane accru peut déclencher les glissières voisines de Na+ pour s'ouvrir d'une façon comme un domino, de sorte que l'effet écarte en travers du neurone vers le terminus d'axone.
Repolarisation
Cette phase est fortifiant, déménageant vers rétablir le potentiel de membrane. Ici, les canaux sodium tension-déclenchés sont inactivés, arrêtant l'afflux+ de Na.
Simultanément, les glissières tension-déclenchées+ de K s'ouvrent. Puisqu'il y a une concentration plus élevée de k+ à l'intérieur de la cellule, K+ quitte ou des flux la cellule. Ceci est associé à une diminution de potentiel de membrane vers poser, une condition plus négative, due à la perte de K chargé+ à l'intérieur du neurone.
Hyperpolarisation (période réfractaire)
L'effet de l'activation prolongée de la glissière tension-déclenchée+ de K a comme conséquence davantage de flux de K+, et une diminution en simultané du potentiel de membrane, surpassant la valeur de condition posante comme perte de résultats+ de K dans la perte de charge positive.
L'augmentation de la négativité de la cellule désigné sous le nom de l'hyperpolarisation. La fermeture de la glissière tension-déclenchée+ de K permet à la pompe au sodium-potassium de rétablir le potentiel de condition posante (~70 système mv et - 75 système mv).
La séquence d'opérations est illustrée ci-dessous :
Le schéma 2. (a) le potentiel de membrane est un résultat de différentes concentrations des ions de Na+ et de K+ à l'intérieur et en dehors de la cellule. Une impulsion nerveuse fait présenter Na+ la cellule, ayant pour résultat (b) la dépolarisation. Au potentiel d'action maximal, les glissières de K+ s'ouvrent et la cellule devient (c) hyperpolarized. (L'image et la légende sont prises de « comment les neurones communiquent : Le schéma 2, » de l'université d'OpenStax, de la biologie).
L'action des pompes d'ion est essentielle dans le rôle de la transduction du signal. Leur vitesse et sélectivité assurent les mouvements combinés et opportuns des ions pour déterminer un potentiel d'action. Le résultat est le bouturage couronné de succès d'une transduction du signal, nécessaire pour le fonctionnement du système nerveux.
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