Ioonikanal: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
P Lisasin vikipeedia linke ja korrigieerisin Kirjandust, muud trükivead. |
|||
1. rida:
[[Pilt:Alamethicin ion channel.jpg|thumb|[[Alametitsiin]]i ioonikanal]]
'''Ioonikanal''' ehk '''ioonkanal''' on [[Transmembraansed valgud|transmembraanne]] [[Valgud|valk]], kus membraani läbivatest [[Valk|valgumolekulidest]] moodustub kanal ehk poor. Ioonikanalid aitavad tekitada ja kontrollida [[Elektriline pinge|elektrilist]] [[Gradient|gradienti]] läbi kõikide elus[[Rakk|rakkude]] [[Rakumembraan|rakumembraani]] (vt [[puhkepotentsiaal]]), võimaldades [[Ioon|ioonide]] liikumist mööda [[Elektrokeemia|elektrokeemilist]] [[Gradient|gradienti]] (näit [[Närviimpulss|närviimpulsi]] teke ja ülekanne).<ref
Ioonikanal avaneb (näiteks [[Ligand (biokeemia)|ligandi]] toimel) ja laseblaseb perioodiliselt ning väga valikuliselt teatud ioonid läbi või ühe või mitu [[Anioon|aniooni]] või [[Katioon|katiooni]].
6. rida:
== Üldiseloomustus ==
Kaks peamist omadust, mis eristavad ioonikanaleid teistest ioontransporteritest ehk ioonpumpadest:
* ioonikanalit läbivaid ioone on palju (miljon või enam iooni sekundis),<ref
* ioonid läbivad kanali mööda elektrilist gradienti, vajamata ATP kujul lisaenergiat ega mõnda muud mehhanismi.
Ioonikanalid paiknevad peaaegu kõikide [[Organism|elusorganismide]] rakkude rakumembraanides ja mitmes [[Organell|rakuorganellis]]. Valk moodustab kitsa ava läbi membraani, kust pääsevad läbi vaid kindla suuruse ja/või laenguga ioonid. Seda kutsutakse selektiivseks permeaabluseks ehk selektiivseks läbitavuseks. Tüüpiline ioonikanal on vaid ühe või kahe aatomi laiuse vahega oma kitsaimast kohast ning seda saavad läbivad vaid kindlat tüüpi ioonid, näiteks kaalium või naatrium. Mõned kanalid võivad olla aga läbitavad rohkem kui üht tüüpi ioonidele, kuid üldiselt peavad ioonid siiski sama laenguga olema: positiivsed katioonid või negatiivsed anioonid. Ioonid liiguvad läbi kanali üksteise järel tihti sama kiiresti kui mujal lahuses. Mitme iooni läbitavust reguleeritakse värava ehk tõkkega, mis avaneb ja sulgub reaktsioonina keemilisele või elektrilisele signaalile, temperatuurile või mehhaanilisele jõule.
13. rida:
== Bioloogiline roll ==
Ioonide reguleeritud ja selektiivne transport, mis toimub ioonikanalite kaudu, on aluseks mitmele fundamentaalsele füsioloogilisele protsessile. See hõlmab näiteks elektrisignaale [[Süda|südames]] ja [[Närvisüsteem|närvisüsteemis]], neerude tööd ja [[Immuunsüsteem|immuunvastust]].<ref
Teatud tüüpi kanalite alaühiku(te) puudumine või [[mutatsioon]] neis võib viia funktsiooni kadumiseni ja on põhjuseks mitmele [[Neuroloogia|neuroloogilisele]] ja teistele haigustele.
== Mitmekesisus ==
Elusrakkudes on üle 300 tüübi ioonikanaleid.<ref
Ioonikanaleid saab edasi eristada, kui abistavad alaühikud tekitavad spetsiifilist tüüpi [[Elektrivool|voolu]].<ref
=== Klassifikatsioon tõkestuse järgi ===
27. rida:
==== Pingeseoselised ioonikanalid ====
Rakumembraanil paiknev potentsiaalide erinevuse tekitatud [[elektriväli]] põhjustab ioonikanalis konformatsioonilisi muutusi, mis vastavalt [[Membraanipotentsiaal|membraanipotentsiaalile]] avavad või sulgevad pingeseoselise ioonikanali.
* Pingeseoselised naatriumkanalid: pere sisaldab 9 liiget ja vastutab närviimpulsside tekkimise ja levimise eest. Poori moodustav α alaühik on suur ja koosneb neljast [[Homoloogia|homoloogilisest]] [[Domeen (struktuuribioloogia)|kordusdomeenist]]. Kanal koosneb ka abistavast β alaühikust.<ref
* Pingeseoselised kaltsiumkanalid: pere sisaldab 10 liiget ja nad koosnevad α<sub>2</sub>δ, β ja γ alaühikutest. Kanalid on olulised nii lihasrakkude kokkutõmmetel, ergastamisel kui ka närvirakkude ergastamisel koos [[Neurotransmitter|virgatsaine]] vabastamisega.<ref
* Pingeseoselised kaaliumkanalid: pere koosneb umbes 40 liikmest, mis jagunevad omakorda 12 alaüksuseks. Peamiselt on need kanalid tuntud selle tõttu, et nad repolariseerivad rakumembraani pärast närviimpulssi. α alaühikud, millel on 6 membraani läbivat segmenti, moodustavad [[Oligomeer|tetrameere]] loomaks funktsioneerivat kanalit.
* Mööduva retseptorpotentsiaaliga kanalid: perekonnaliikmeid on vähemalt 28 ning neid nimetatakse TRP (ingl ''transient receptor potential'') kanaliteks. See rühm kanaleid on väga mitmekesiste aktivatsioonimeetoditega. Mõned kanalid võivad olla konstitutiivselt avatud, samas teiste avatust reguleerivad pinge, rakusisene Ca<sup>2+</sup>, pH, [[Oksüdatsiooniaste|reduktsiooniaste]], [[osmolaarsus]] ja mehhaaniline venitamine. Kanalid erinevad ka ioonide poolest, mida nad läbi lasevad. Mõned on selektiivselt Ca<sup>2+</sup> kanalid, teised on vähem selektiivsed, funktsioneerides katioonikanalitena.
* Hüperpolarisatsioon-aktiveeritud tsükliliste nukleotiidide tõkestatavad kanalid: kanalid avanevad hüperpolarisatsiooni mõjul, erinevalt teistest tsükliliste nukleotiidide tõkestatavatest kanalitest, mis avanevad depolarisatsiooni mõjul. Need kanalid on tundlikud tsüklilistele nukleotiididele cGMP (tsükliline guanosiinmonofosfaat) ja [[Tsükliline adenosiinmonofosfaat|cAMP]], mis mõjutavad kanali avanemise pingetundlikkust. Kanal on läbitav monovalentsetele K<sup>+</sup> ja Na<sup>+</sup> katioonidele. Peres on 4 liiget, millest kõik moodustavad tetrameere kuuekordselt membraani läbivatest α alaühikutest. Kuna kanalid avanevad hüperpolarisatsiooni tingimustes, funktsioneerivad nad südame rütmi hoidvate rakkude töös.
* Pingeseoselised prootonkanalid: kanalid avanevad depolarisatsioonil, aga on tugevalt pH-sõltuvad. Tulemusena avanevad kanalid vaid juhul, kui eletrokeemiline gradient on väljapoole ([[Tsütoplasma|tsütoplasmas]] on positiivsem laeng kui väljaspool rakku), mille toimel liiguvad ainult prootonid rakust välja. Sellest tulenevalt on nende funktsioon happe väljutamine rakust. Veel on need kanalid kasutuses [[Fagotsüüt|fagotsüütides]] oksüdatiivse purske ajal.<ref
==== Ligandseoselised kanalid ====
41. rida:
* Mõned kaaliumkanalid.
** Kaltsium-aktiveeritud kaaliumkanalid: Pere 8 liiget aktiveerib peamiselt rakusisene Ca<sup>2+</sup>.
** Kahe poori domeeniga kaaliumkanalid: Enam kui 15 liikmest koosneva pere kanalid võivad olla aktiveeritavad kindlate [[Lipiidid|lipiidide]], lenduvate anesteetikumide, kuumuse, hapniku, prootonite või membraanipingega.<ref
* Valgustõkestatavad kanalid avanevad valguse toimel. Näiteks üherakulistel vetikatel on kanalrodopsiin, mis osaleb [[Valgus|valguse]] [[Aisting|aistimises]] ja valgusele reageerimises.
* [[Pinge (mehaanika)|Mehhaanilise pinge]] tundlikud ioonikanalid (MSC – ''mechanosensitive channels'') avanevad ja sulguvad venimise, rebenemise, rõhumuutuse ja nihke (ingl ''displacement'') tulemusel. Mikroorganismides on see kasutuses sensoorse andurina rakusuuruse reguleerimiseks. Nende funktsionaalset tähtsust näitab ka fakt, et E. coli'l on 5 erinevat MSC-d.<ref
* Tsükliliste nukleotiidide tõkestatavad ioonikanalid.
* Temperatuurtõkestatud ioonikanalid avanevad reaktsioonina külmale või soojale temperatuurile. Näiteks TRPV1 avaneb, kui temperatuur tõuseb paar kraadi üle 35 °C, ja TRPM8 avaneb järsult, kui temperatuur langeb alla 25 °C.<ref
=== Klassifikatsioon paiknemise järgi ===
54. rida ⟶ 53. rida:
* Plasmamembraani kanalid paiknevad raku plasmamembraanis.
* Rakusisesed kanalid, mida klassifitseeritakse organellide järgi.
** Endoplasmaatilise retiikulumi kanalid: sealhulgas RyR, SERCA, ORAi, IP3R, PERK.<ref
** Mitokondri kanalid: sealhulgas mPTP, KATP, BK, IK, CLIC5 ja Kv7.4k, mis paiknevad sisemisel membraanil, ning välimise membraani kanalid VDAC ja CLIC.<ref
** Kloroplasti kanalid: [[Tülakoid|tülakoidi]] ioonikanalid.<ref
== Ioonikanali blokeerijad ==
67. rida ⟶ 66. rida:
Konotoksiin – neurotoksiline valk, mida toodab koonustigu. Eri tüübid võivad mõjutada näiteks naatriumkanaleid, kaaliumkanaleid ning pingeseoselisi naatrium- ja kaltsiumkanaleid.
Lidokaiin ja novokaiin – kasutatakse lokaalanesteetikumidena näiteks [[Hambaravi|hambaravis]], blokeerivad naatriumkanaleid.<ref
Dendrotoksiinid – klass presünaptilisi neurotoksiine, mida [[mamba]] maod toodavad, blokeerivad teatud alamtüüpe pingeseoselisi kaaliumkanaleid. [[Must mamba|Musta mamba]] toodetud dendrotoksiin K blokeerib eelistatult Kv1.1 kanaleid ja on aktiivne juba [[Piko-|piko]][[Molaarne kontsentratsioon|molaarsetel kontsentratsioonidel]].<ref
==Patoloogia==
Loomadel (sh inimestel) seostatakse ioonikanalitega hulka haiguslikke seisundeid, nagu kaasasündinud hüperinsulism, [[tsüstneer]]<ref
Tsüstilist fibroosi põhjustab ka mutatsioon CFTR-[[Geen|geenis]], mis kodeerib tsüstilise fibroosi transmembraanse juhtivuse regulaatorvalku (CFTR), mis on kloriidikanal. Mutatsioon selles geenis häirib kloriidiooni transporti rakust välja. Haiguse korral kattuvad kopsud seest limaga, peamine [[sümptom]] on hingamishäired. Kahjustada saavad ka maks, pankreas ning seedesüsteem. <ref name=":0"
Brugada sündroomi põhjustavad mutatsioonid pingeseoselises naatriumkanalis. Sümptomiteks on ventrikulaarne arütmia, sünkoop ja südameseiskumine, mis toimuvad peamiselt kas magades või puhates. On täheldatud ka eelnevate sümptomiteta südame äkksurma. <ref
Mukolipidoos IV põhjustavad mutatsioonid TRMPML1 kanalit kodeerivas geenis. Sümptomiteks on arengu mahajäämus ja progresseeruv nägemiskahjustus.<ref
Närvisüsteemi haigustest seostatakse eri ioonikanalite düsfunktsiooniga [[Epilepsia|epilepsiat]], episoodilist ataksiat, auraga migreeni, Eatoni-Lamberti sündroomi, [[Alzheimeri tõbi|Alzheimeri tõbe]], [[Parkinsoni tõbi|Parkinsoni tõbe]], [[Skisofreenia|skisofreeniat]], ekstrapüramidaal- ja liigutushäireid, müotoonilisi haigusseisundeid jpt.
89. rida ⟶ 86. rida:
== Viited ==
{{viited
<ref name=":0">Tsüstiline fibroos http://www.asperbio.com/et/asper-reprogenetics-testid-2/tsustiline-fibroos/</ref>
<ref name="manZg">[[Ain Heinaru]], "Geneetika" õpik kõrgkoolile, Tartu Ülikooli Kirjastus, lk 1009, 2012, ISBN 978-9949-32-171-1</ref>
<ref name="ce5aQ">Hille, B. (2001). ''Ion channels of excitable membranes'' (Vol. 507). Sunderland, MA: Sinauer. <nowiki>http://pub.ist.ac.at/Pubs/courses/2012/introductiontoneuroscience1/docs/Lectures%20May%2013,15/Hille_Ion%20Channels%20of%20Excitable%20Membranes_Chapter1.pdf</nowiki></ref>
<ref name="G3ffh">Clare, J. J. (2010). Targeting ion channels for drug discovery. ''Discovery medicine'', ''9''(46), 253–260.http://www.discoverymedicine.com/Jeffrey-J-Clare/2010/03/24/targeting-ion-channels-for-drug-discovery/</ref>
<ref name="Gdy28">Camerino, D. C., Tricarico, D., & Desaphy, J. F. (2007). Ion channel pharmacology. ''Neurotherapeutics'', ''4''(2), 184–198. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1016/j.nurt.2007.01.013|10.1016/j.nurt.2007.01.013]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17395128 17395128]</ref>
<ref name="l3mPN">Verkman, A. S., & Galietta, L. J. (2009). Chloride channels as drug targets. ''Nature reviews Drug discovery'', ''8''(2), 153–171. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1038/nrd2780|10.1038/nrd2780]]. [[PubMed Central|PMC]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3601949 3601949]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19153558 19153558]</ref>
<ref name="lbpSK">Camerino, D. C., Desaphy, J. F., Tricarico, D., Pierno, S., & Liantonio, A. (2008). 4-Therapeutic Approaches to Ion Channel Diseases. ''Advances in genetics'', ''64'', 81–145. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1016/S0065-2660(08)00804-3|10.1016/S0065-2660(08)00804-3]]. [[International Standard Book Number|ISBN]] [[Eri:BookSources/978-0-12-374621-4|978-0-12-374621-4]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19161833 19161833]</ref>
<ref name="lFw7d">Clare, J. J. (2010). Targeting ion channels for drug discovery. ''Discovery medicine'', ''9''(46), 253–260. http://www.discoverymedicine.com/Jeffrey-J-Clare/2010/03/24/targeting-ion-channels-for-drug-discovery/</ref>
<ref name="r5VKZ">Gabashvili, I. S., Sokolowski, B. H., Morton, C. C., & Giersch, A. B. (2007). Ion channel gene expression in the inner ear. ''Journal of the Association for Research in Otolaryngology'', ''8''(3), 305–328. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1007/s10162-007-0082-y|10.1007/s10162-007-0082-y]]. [[PubMed Central|PMC]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2538437 2538437]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17541769 17541769]</ref>
<ref name="vT7e2">Vicini, S. (1999). New perspectives in the functional role of GABAA channel heterogeneity. ''Molecular neurobiology'', ''19''(2), 97–110. [[Digital object identifier|doi]]:[[doi:10.1007/BF02743656|10.1007/BF02743656]]. [[PubMed Identifier|PMID]] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10371465 10371465]</ref>
<ref name="2WMMq">Wood, J. N., & Baker, M. (2001). Voltage-gated sodium channels. ''Current opinion in pharmacology'', ''1''(1), 17–21. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1471489201000078</ref>
<ref name="5SHZt">Catterall, W. A. (2011). Voltage-gated calcium channels. ''Cold Spring Harbor perspectives in biology'', ''3''(8), a003947.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3140680/</ref>
<ref name="u3Bzk">DeCoursey, T. E. (2008). Voltage-gated proton channels. ''Cellular and Molecular Life Sciences'', ''65''(16), 2554–2573. https://link.springer.com/article/10.1007/s00018-008-8056-8</ref>
<ref name="g4jjK">Kim, D. (2005). Physiology and pharmacology of two-pore domain potassium channels. ''Current pharmaceutical design'', ''11''(21), 2717–2736. http://www.ingentaconnect.com/content/ben/cpd/2005/00000011/00000021/art00005</ref>
<ref name="oLvJe">Bowman, C. L., Gottlieb, P. A., Suchyna, T. M., Murphy, Y. K., & Sachs, F. (2007). Mechanosensitive ion channels and the peptide inhibitor GsMTx-4: history, properties, mechanisms and pharmacology. ''Toxicon'', ''49''(2), 249–270.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1852511/</ref>
<ref name="8sNAM">Tsai, M. F., & Miller, C. (2014). Building a Temperature-Sensitive Ion Channel. ''Cell'', ''158''(5), 977–979.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867414010344</ref>
<ref name="KpuU3">Luciani, D. S., Gwiazda, K. S., Yang, T. L. B., Kalynyak, T. B., Bychkivska, Y., Frey, M. H., ... & Johnson, J. D. (2009). Roles of IP3R and RyR Ca2+ channels in endoplasmic reticulum stress and β-cell death. ''Diabetes'', ''58''(2), 422–432.http://diabetes.diabetesjournals.org/content/58/2/422</ref>
<ref name="8lR9L">Madamba, S. M., Damri, K. N., Dejean, L. M., & Peixoto, P. M. (2015). Mitochondrial ion channels in cancer transformation. ''Frontiers in oncology'', ''5'', 120.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4455240/</ref>
<ref name="ocNcq">Pottosin, I., & Dobrovinskaya, O. (2015). Ion channels in native chloroplast membranes: challenges and potential for direct patch-clamp studies. ''Frontiers in physiology'', ''6''.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4686732/</ref>
<ref name="Kq0Bq">Koorits, U (2006). Lokaalanesteetikumid hambaravis. http://www.hambaarst.ee/artiklid/633/</ref>
<ref name="bOQxY">Harvey, A. L., & Robertson, B. (2004). Dendrotoxins: structure-activity relationships and effects on potassium ion channels. ''Current medicinal chemistry'', ''11''(23), 3065–3072.http://www.eurekaselect.com/62870/article</ref>
<ref name="74TTa">Kuo, I. Y., & Ehrlich, B. E. (2012). Ion channels in renal disease. ''Chemical reviews'', ''112''(12), 6353–6372.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3511917/</ref>
<ref name="ZkcoL">Brugada sündroom http://www.asperbio.com/et/asper-cardiogenetics-testid/brugada-sundroom/</ref>
<ref name="F347h">Genetics Home Reference (2016). mucolipidosis type IV https://ghr.nlm.nih.gov/condition/mucolipidosis-type-iv</ref>
}}
==Kirjandus==
|