आयन चैनल: संरचना, कार्य, प्रकार - जीवविज्ञान - 2025

आयन चैनल एक खोखले झिल्ली संरचनाओं कि प्रपत्र चैनल या झिल्ली की मोटाई traversing और उसके साइटोसोल और इसके विपरीत के साथ सेल के बाहरी संवाद स्थापित करने pores कर रहे हैं; कुछ में एक गेट सिस्टम हो सकता है जो उनके उद्घाटन को नियंत्रित करता है।

ये चैनल पानी से भरे होते हैं और झिल्ली के एक तरफ से विशिष्ट आयनों के पारित होने को नियंत्रित करते हैं। वे सेल मेम्ब्रेन के विशिष्ट प्रोटीन से बने होते हैं जो कि बेलनाकार ट्यूब के आकार की संरचना बनाते हैं जो उन्हें चौड़ाई में पार करते हैं।

आयन चैनल का खुला और बंद गठन (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से Efazzari)

इन झिल्लियों के पार परिवहन तंत्र को मोटे तौर पर निष्क्रिय या सक्रिय परिवहन में वर्गीकृत किया जा सकता है। निष्क्रिय वे हैं जो पदार्थों को उनके एकाग्रता ग्रेडिएंट्स के पक्ष में पारित करने की अनुमति देते हैं, जबकि सक्रिय लोगों को ऊर्जा की खपत की आवश्यकता होती है, क्योंकि वे पदार्थों को अपने एकाग्रता ग्रेडिएंट्स के खिलाफ स्थानांतरित करते हैं।

आयन चैनल एक निष्क्रिय परिवहन तंत्र का निर्माण करते हैं जिन्हें उनकी विशिष्टता के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, अर्थात्, आयन के प्रकार के अनुसार जिसे वे पास करने की अनुमति देते हैं, या जिस तरह से वे खोलते हैं या बंद करते हैं।

इन झिल्ली परिवहन प्रणालियों का मुख्य कार्य पदार्थों के विनियमित मार्ग को कोशिकाओं के अंदर या बाहर जाने की अनुमति देना है और इस प्रकार आयनों और अन्य पदार्थों के इंट्रासेल्युलर सांद्रता को बनाए रखना है।

सेल झिल्ली और आयन चैनलों की उपस्थिति इंट्रासेल्युलर और बाह्य मीडिया के बीच एकाग्रता अंतर के रखरखाव के लिए आवश्यक है, जो कई दृष्टिकोणों से प्रासंगिक है।

आयन चैनल, विशेष रूप से लिगेंड-आश्रित, फार्माकोलॉजी और चिकित्सा में बहुत महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि कई दवाएं प्राकृतिक लिगैंड के कार्यों की नकल कर सकती हैं और इस प्रकार चैनल को बांध सकती हैं, इसे खोल या बंद कर सकती हैं, जैसा कि मामला हो सकता है।

अन्य दवाएं बाध्यकारी साइट को अवरुद्ध करने में सक्षम हैं और इस प्रकार प्राकृतिक लिगैंड की कार्रवाई को रोकती हैं।

संरचना

आयन चैनलों की संरचना एक विशिष्ट ट्रांसमीटर प्रोटीन से बनी होती है, जिसमें एक ट्यूबलर आकार होता है और एक छिद्र या छिद्र को छोड़ देता है जो कोशिका के अंदर और बाहर या इंट्रासेल्युलर डिब्बों (ऑर्गेनेल) के बीच संचार की अनुमति देता है।

प्रत्येक आयन चैनल में एक विशिष्ट संरचनात्मक झिल्ली प्रोटीन शामिल होता है, और 100 से अधिक जीनों का वर्णन किया गया है जो विशिष्ट आयन चैनलों को एन्कोड करते हैं।

सोडियम चैनल के लिए, उदाहरण के लिए, SCNs नामक 10 जीनों का वर्णन किया गया है कि विशेष कार्यों और संरचनाओं के साथ विभिन्न ऊतकों में वितरित विभिन्न प्रोटीनों को सांकेतिक शब्दों में बदलना।

इसी तरह, काफी संख्या में जीनों का वर्णन किया गया है कि विभिन्न प्रोटीनों को बनाते हैं जो पोटेशियम चैनल बनाते हैं जो विभिन्न परिवारों से संबंधित हैं और विभिन्न सक्रियण, उद्घाटन और निष्क्रियता तंत्र हैं।

एक आयन चैनल की प्रोटीन संरचना

आमतौर पर, एक झिल्ली से जुड़ा कार्यात्मक आयन चैनल 4 से 6 पॉलीपेप्टाइड सबयूनिट्स (होमो ओलिगोमर्स) या अलग (हेटेरो ओलिगोमर्स) की विधानसभा से बना होता है जो उनके बीच एक केंद्रीय छिद्र बनाते हैं।

आयन चैनल की झिल्ली सबयूनिट्स का आरेख (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से इज़ाज़ारी)

प्रत्येक सबयूनिट चैनल की विशेषताओं और गुणों के अनुसार भिन्न होता है, क्योंकि कई कुछ आयनों के लिए विशिष्ट होते हैं और अलग-अलग उद्घाटन और समापन तंत्र होते हैं।

कुछ चैनल एक एकल पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला से बने होते हैं जो दोहराए जाने वाले पैटर्न में आयोजित होते हैं जो झिल्ली की मोटाई से कई गुना अधिक होते हैं और प्रोटीन सबयूनिट के बराबर कार्य करते हैं।

इन सबयूनिट्स के अलावा, जिन्हें साहित्य में α सबयूनिट्स के रूप में जाना जाता है, कुछ आयन चैनलों में एक या अधिक सहायक सबयूनिट्स (ß या γ) भी होते हैं जो उनके उद्घाटन और समापन को नियंत्रित करते हैं।

प्रत्येक चैनल की विशिष्टता ट्रांसमिनमब्रान प्रोटीन द्वारा गठित छिद्र के व्यास और अमीनो एसिड के साइड चेन (theR) से संबंधित है जो उन्हें बनाते हैं।

इस तरह, ऐसे चैनल हैं जो केवल सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम आयनों से गुजरते हैं, और इसी तरह, पक्ष श्रृंखला "चलनी" के रूप में कार्य करती है।

अतिरिक्त संरचनात्मक विशेषताएं

कई चैनलों की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता द्वार है। इन गुणों वाले चैनल स्थानीय परिवर्तन के खिलाफ खुल सकते हैं या बंद हो सकते हैं जो कि चैनल के आस-पास के झिल्ली माइक्रोएन्वायरमेंट में होते हैं।

चैनल के प्रकार के आधार पर, ये परिवर्तन यांत्रिक, थर्मल (तापमान में परिवर्तन), विद्युत (वोल्टेज में परिवर्तन) या रासायनिक (एक लिगैंड के बंधन) हो सकते हैं।

हालांकि, तथाकथित निष्क्रिय आयन चैनलों में, जो कि खुले रहते हैं और कुछ आयनों के विशिष्ट मार्ग को अनुमति देते हैं, इन संरचनाओं में द्वार नहीं हैं या लिगैंड या अन्य प्रकार की उत्तेजनाओं के प्रति संवेदनशील हैं।

अन्य आयन चैनलों में, जो लिगैंड्स की उपस्थिति या बंधन के प्रति संवेदनशील होते हैं, लिगैंड के लिए एक बंधन स्थल होता है जो बाह्य रूप से या सेल साइटोसोल की ओर होता है और इन मामलों में छिद्रों या चैनलों में एक गेट होता है जिसे खोला या बंद किया जा सकता है। अपनी ligand की स्थिति के अनुसार।

चैनल खोलने या बंद करने के लिए दूसरा मैसेंजर तंत्र

इंट्रासेल्युलर भाग में एक लिगैंड साइट होने के मामले में, इन चैनलों में आमतौर पर लिगैंड के रूप में दूसरे दूत होते हैं। आयन का एक उदाहरण जो दूसरे मैसेंजर तंत्र द्वारा खोला या बंद किया जाता है, वह घ्राण रिसेप्टर्स का होता है:

खुशबूदार अणु उनके रिसेप्टर्स को बाह्य पक्ष पर बांधते हैं। ये रिसेप्टर्स, बदले में, एक सक्रिय जी प्रोटीन से जुड़े होते हैं, जो बदले में, सीएमपी बनाने वाले प्रोटीन एडिनल साइक्लेज को सक्रिय करता है, जो एक दूसरा संदेशवाहक है।

सीएमपी कुछ कैल्शियम चैनलों के एक इंट्रासेल्युलर बाइंडिंग साइट को बांधता है, जिसके परिणामस्वरूप इसके उद्घाटन और सेल में कैल्शियम का प्रवेश होता है।

जैसे कि यह एक डोमिनो प्रभाव था, कैल्शियम एक अन्य क्लोरीन चैनल के लिगैंड साइट को बांधता है, जो इसके उद्घाटन और इस आयन से बाहर निकलता है, जिससे घ्राण कोशिका का विध्रुवण होता है।

यह उजागर करना महत्वपूर्ण है कि आयन चैनल को प्रभावित करने वाले लिगेंड या उत्तेजनाओं द्वारा उत्पन्न परिवर्तन, प्रोटीन की परिवर्तनकारी परिवर्तन से मेल खाते हैं जो चैनल की संरचना बनाते हैं।

दूसरे शब्दों में, एक चैनल को स्थानांतरित करने या एक चैनल को बंद करने या खोलने के लिए जो परिवर्तन होते हैं, वे इसे बनाने वाले प्रोटीन सबयूनिट्स के दृष्टिकोण या दूरी से अधिक कुछ नहीं हैं।

अन्य सक्रियण और निष्क्रियता तंत्र

कुछ चैनल, विशेष रूप से वोल्टेज-निर्भर चैनल, एक दुर्दम्य स्थिति में प्रवेश कर सकते हैं, जिसके दौरान एक ही वोल्टेज परिवर्तन जो उन्हें सक्रिय करता है अब उन्हें सक्रिय नहीं करता है।

उदाहरण के लिए, वोल्टेज-गेटेड कैल्शियम चैनलों में, वोल्टेज परिवर्तन चैनल को खोलता है और कैल्शियम प्रवेश करता है और, सेल के अंदर एक बार, एक ही आयन एक कैल्शियम चैनल बाइंडिंग साइट को बांधता है और कैल्शियम चैनल बंद हो जाता है। ।

कैल्शियम चैनल के प्रतिवर्ती निष्क्रियता का एक और रूप जो सक्रियण के बाद इसकी अपवर्तकता को बताता है, वृद्धि हुई आंतरिक कैल्शियम एकाग्रता के कारण चैनल का डीफोस्फोराइलेशन है।

अर्थात्, एक कैल्शियम चैनल आयन के विकृति रूप से उच्च सांद्रता की उपस्थिति के कारण अपरिवर्तनीय रूप से निष्क्रिय हो सकता है, जो अन्य कैल्शियम-सक्रिय प्रोटीनों से दरार एंजाइमों की भर्ती का मध्यस्थता करता है।

लिगैंड-गेटेड चैनल एक दुर्दम्य स्थिति में प्रवेश कर सकते हैं जब लंबे समय तक उनके लिगैंड के संपर्क में रहता है, इस तंत्र को डिसेन्सिटाइजेशन कहा जाता है।

ड्रग्स, जहर और विषाक्त पदार्थ आयन चैनलों के नियमन को प्रभावित कर सकते हैं, उन्हें खोलना या रख सकते हैं या, कुछ मामलों में, लिगैंड की साइट पर कब्जा कर लेते हैं और इस प्रकार इसके कार्य में हस्तक्षेप करते हैं।

विशेषताएं

आयन चैनलों में कार्यों की बहुलता होती है, प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष।

- वे सभी कोशिकाओं के प्लाज्मा और ऑर्गेनेल झिल्ली के माध्यम से आयनों के प्रवाह को विनियमित करने के लिए जिम्मेदार हैं।

- वे विभिन्न आयनों के इंट्रासेल्युलर सांद्रता पर एक नियंत्रण के अस्तित्व की अनुमति देते हैं।

- न्यूरॉन्स और मांसपेशियों की कोशिकाओं में, आयन चैनल झिल्ली क्षमता में भिन्नता को नियंत्रित करते हैं जो एक्शन पोटेंशिअल के दौरान और इफ़ेक्टर सेल पोस्टसिनेप्टिव पोटेंशिअल के दौरान होते हैं।

- कैल्शियम चैनल जो इंट्रासेल्युलर अंतरिक्ष में कैल्शियम के शुद्ध प्रवाह को उत्पन्न करते हैं, कई एंजाइम और प्रोटीन की सक्रियता के लिए जिम्मेदार होते हैं जो कई चयापचय प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं।

- इसी तरह, इसके परिवहन में वृद्धि के कारण कैल्शियम में वृद्धि न्यूरोट्रांसमीटर की रिहाई तंत्र न्यूरॉन्स के synaptic स्थान के लिए शुरू करता है।

- इसलिए, आयन चैनलों का कार्य सेलुलर संचार के तंत्र से भी संबंधित है।

झिल्ली के पार परिवहन की सामान्यता

जैसा कि ऊपर कहा गया है, झिल्ली परिवहन तंत्र सक्रिय या निष्क्रिय हो सकते हैं जो इस बात पर निर्भर करता है कि वे उस सेल से ऊर्जा का उपभोग करते हैं या नहीं जहां वे पाए जाते हैं। निष्क्रिय तंत्र को सरल प्रसार और सुविधाजनक प्रसार में वर्गीकृत किया जाता है।

सरल विस्तार

सरल विसरण छोटे आकार के वसा-घुलनशील अणुओं की झिल्ली के फॉस्फोलिपिड संरचना के माध्यम से पारित होने की अनुमति देता है, एपोलर विशेषताओं और चार्ज के बिना।

इस प्रकार, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन (O2) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), इथेनॉल और यूरिया जैसी गैसें, कुछ का नाम लेने के लिए, उनकी एकाग्रता ढाल से गुजरती हैं।

सुविधा का प्रसार

सुस्पष्ट प्रसार वह है जो प्रोटीन द्वारा सुगम होता है और इस निष्क्रिय परिवहन तंत्र के दो प्रकार होते हैं: आयन चैनल और परिवहन प्रोटीन या ट्रांसपोर्टर प्रोटीन।

आयन चैनल तंत्र हैं जो आयनों के परिवहन के लिए कोशिकाओं द्वारा सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं जो सरल प्रसार से नहीं गुजर सकते हैं, क्योंकि उनके पास एक विद्युत आवेश होता है और झिल्ली के फॉस्फोलिपिड्स उनके आकार और ध्रुवता या किसी अन्य विशेषता के कारण उन्हें पीछे हटा देते हैं।

वाहक प्रोटीन द्वारा सुगमता का उपयोग बड़े पदार्थों के परिवहन के लिए किया जाता है, जो ग्लूकोज और अन्य शर्करा जैसे चार्ज के साथ या इसके बिना होता है।

एक्टिव मेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट वह है जो विलेय के सांद्रण प्रवणता के विरुद्ध होता है और इसे एटीपी के रूप में ऊर्जा की खपत की आवश्यकता होती है। इस प्रकार के ट्रांसपोर्टरों के बीच पंप और वेसिकुलर ट्रांसपोर्ट हैं।

पंपों के एक उदाहरण के रूप में सोडियम / पोटेशियम पंप है, जो तीन सोडियम को हटाता है और दो पोटेशियम का परिचय देता है। कैल्शियम पंप भी हैं।

वेसिकुलर ट्रांसपोर्ट के उदाहरण हैं एंडोसाइटोसिस, एक्सोसाइटोसिस, पिनोसाइटोसिस और फागोसाइटोसिस; इन सभी सक्रिय परिवहन तंत्र।

आयन चैनलों के प्रकार

इस बिंदु से, आयन चैनलों को संदर्भ दिया जाएगा जो आयनों को उनके एकाग्रता ग्रेडिएंट्स के पक्ष में एक झिल्ली के माध्यम से पारित करने की अनुमति देते हैं, अर्थात, वे निष्क्रिय परिवहन चैनल हैं।

आमतौर पर, इनमें से प्रत्येक चैनल एकल आयन के लिए विशिष्ट है, कुछ चैनलों के अपवाद के साथ जो आयन जोड़े के परिवहन की अनुमति देते हैं।

आयन चैनल का संरचनात्मक आरेख (स्रोत: आउटसाइडर (पावेल टोकरज) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से pl.wikipedia पर)

आयन चैनलों को वर्गीकृत करने का एक तरीका उनके उद्घाटन के लिए जिम्मेदार तंत्र के अनुसार उन्हें समूहीकृत करना है। इस प्रकार, निष्क्रिय चैनल, वोल्टेज-विनियमित (वोल्टेज-निर्भर) चैनल, लिगैंड-विनियमित चैनल और यांत्रिक प्रोत्साहन-विनियमित चैनल का वर्णन किया गया है।

- निष्क्रिय चैनल: वे चैनल हैं जो स्थायी रूप से खुले हैं और किसी भी प्रकार की उत्तेजना का जवाब नहीं देते हैं; ये कुछ आयनों के लिए विशिष्ट हैं।

- वोल्टेज पर निर्भर चैनल: ये झिल्ली वोल्टेज में परिवर्तन के सामने (चैनल के आधार पर) खोल या बंद कर सकते हैं। वे सेल सिग्नलिंग के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, विशेष रूप से स्तनधारियों के केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में।

- लिगैंड-आश्रित चैनल: जिन्हें लिगैंड- गेटेड या लिगेंड-रेगुलेटेड चैनल भी कहा जाता है, उन्हें विभिन्न मानव शरीर की कोशिकाओं में व्यापक रूप से वितरित किया जाता है, लेकिन तंत्रिका तंत्र में वे न्यूरोट्रांसमीटर द्वारा सक्रिय उन आयन चैनलों का गठन करते हैं और सिनैप्टिक ट्रांसमिशन और के लिए आवश्यक हैं अंतरकोशिकीय संकेतन।

न्यूरोट्रांसमीटर द्वारा सक्रिय किए गए लिगैंड-आश्रित आयन चैनलों का उदाहरण ग्लूटामेट द्वारा सक्रिय सोडियम / पोटेशियम चैनल हैं।

चोलिनर्जिक रिसेप्टर्स की सक्रियता, इस मामले में एसिटाइलकोलाइन को पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली (चैनल लिगैंड) के बंधन में लिगैंड-निर्भर सोडियम चैनल खोलता है और इस आयन के प्रवेश को इसकी एकाग्रता ढाल के बाद अनुमति देता है।

- यांत्रिक उत्तेजनाओं द्वारा विनियमित चैनल: ये ऐसे चैनल हैं जिन्हें तनाव या दबाव द्वारा सक्रिय किया जा सकता है। ये यांत्रिक बल साइटोस्केलेटन के माध्यम से नहर में प्रेषित होते हैं और नहर खुलती है।

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