Ioner, transport og membranpotensial

Anioner (negative) og kationer (positive) er ioner som har elektrisk ladning. Når ioner beveger seg over membraner vil de endre spenningen over membranen og kan skape et membranpotensial. Endring i membranpotensialet, et aksjonspotensial,  starter en signalkaskade, og hos dyr og mennesker er det aksjonspotensialer  som overfører signaler internt  i nervesystemet og hjernen, og mellom nerveceller og muskler.

Hvis flere kationer beveger seg ut av en celle enn det som kommer inn vil dette gi en negativ cytosol, men samtidig gjør dette at positive ioner tiltrekkes cytosol. Natrium-kalium ATP-ase ( Na+K+ATPase) bruker ATP for å frakte natrium (Na+) ut av dyrecellene og kalium (K+) inn. Hvis energien brukes til natriumtransport vil K+ komme inn i cellene pga den negative ladningen som skapes. Konsentrasjonen av K+ er ca. 140 mM på innsiden av cellene og ca. 5 mM på utsiden. Membranpotensialet ved hvilespenning er ca. -80 mV i skjelettmuskelceller, ca. -70 mV i nerveceller og ca. -90 mV i blodceller. Blodceller har bare kaliumkanaler og kalium går ut av cellene inntil likevekt hvor kalium går inn igjen. Konsentrasjonen av klorid (Cl-) er ca. 5 mM i cytosol, og ca. 100 mM ekstracellulært fordi klorid fraktes ut av cellene pga. det negative membranpotensialet. Ionekanaler som åpnes eller lukkes ved et bestemt membranpotensial kalles spenningsregulerte ionekanaler. Poriner i den ytre mitokondriemembranen står konstant åpne.

   Konsentrasjonen av kalsium (Ca2+) i cytosol er ekstremt lavt, og plutselig økning av kalsiumkonsentrasjonen virker som en molekylær bryter i mange prosesser. Kalsium binder seg til proteinet troponin festet til cytoskjelettet i muskelceller og får disse til å trekke seg sammen. Kalsium bundet til proteinet kalmodulin aktiverer enzymet glykogen fosforylase som starter nedbrytningen av glykogen og derved frigis sukker som kan brukes til energikrevende formål i cellene.  Na+Ca2+ transportsystemet bytter 1 Ca2+ som går ut av cellen med 3 Na+ som går inn. Hjertemedisinen digitalis fra revebjelle er i små mengder ikke toksisk og hemmer Na+K+ATPase. Dette gir litt økning av konsentrasjonen av Na+ i cytosol og gjør at hjertemuskelen slår hardere.Transportsystemet for Na+Ca2+ har tre bindingsseter for Na+, og hemmes av Na+ slik at litt mindre Ca2+ pumpes ut av cellene. Dette medfører økt konsentrasjon av Ca2+ i cytosol som gir kraftigere kontraksjon (sammentrekning) i muskelen.

   Ionotropiske celleoverflatereseptorer er ionekanaler som er åpne når et spesifikt stoff er bundet til den ekstracellulære siden av kanalproteinet f.eks. nikotin acetylkolin reseptoren. Når det ikke neurotransmittoren acetylkolin er tilstede er kanalen lukket. Når acetylcholin frigis fra synapser bindes acetylkolin til reseptoren og gjør at natrium og kalium går gjennom kanalen. Natrium går inn i cellen og mer enn tilsvarende kalium går ut av cellen slik at resultatet blir depolarisering av plasmamembranen. Disse ligner IP3-regulerte kalsiumkanaler og syklisk AMP (cAMP) regulerte ionekanaler.

   Metabotropiske celleoverflatereseptorer er koblet til enzymer. Når ADP bines til en reseptor aktiveres en isomer av et G-protein samt en fosfolipase og resultatet er en endring i kalsiumkonsentrasjon og kalsiumsignal. Reseptorer for lukt og β-adrenerge reseptorer er koblet til isomerer av G-protein som aktiverer adenylatsyklase og konsentrasjonen av cAMP stiger. Adrenalin (epinefrin) bindes mest til β-adrenerge reseptorer og noradrenalin (norepinefrin)  bindes mest til α-adrenerge reseptorer.  α-adrenerge reseptorer gjør at kalsiumkonsentrasjonen i cytosol øker.

   Reseptor tyrosinkinase omdannes til en protein kinase når de blir aktivert og binder en ligand.

   Intracellulære reseptorer finnes i cytosol eller kjerne og binder transmittorer som kommer gjennom membranen. Signalstoffet NO (nitrogenmonoksid) er et radikal med kort levetid og en  transmittor i cellene. NO lages fra aminosyren arginin når det er nødvendig, og NO diffunderer gjennom plasmamembranen og binder seg til et protein i cytosol som virker som NO-reseptor. Enzymet guanylat syklase er en NO-reseptor som når NO bindes aktiverer enzymet som omdanner substratet guanosin trifosfat (GTP) til syklisk GMP (cGMP).
Teksten er hentet fra Cellebiologi

Tilbake til hovedside

Publisert 23. jan. 2019 10:13 - Sist endret 23. jan. 2019 10:20