ionivirtaukset

Ionivirtaukset ovat ionien, kuten natriumin (Na+), kaliumin (K+), kalsiumin (Ca2+) ja kloridin (Cl−), siirtymistä solukalvon läpi ionkanavien sekä pumppujen ja kuljetusmekanismien kautta. Ne muodostavat sähköisen nykyvirtauksen, joka muuttaa solun sisäistä jännitettä ja solukalvon sähköistä tilaa. Ionivirtaukset syntyvät elektro-kemiallisista gradientteista: ionin konsentraatioero sisä- ja ulkopuolella sekä kalvon läpäisevyys kullekin ionille.

Ionivirtaukset jaotellaan tyypillisesti kanava- tai pumppatoiminnan mukaan. Leakkivirrat ovat passiivisia virtoja, jotka kulkeutuvat kalvon läpi ilman erillistä aktivointia. Jännitteeseen riippuvat virrat aktivoituvat, kun kalvon jännite muuttuu. Ligandivirtaukset aktivoituvat ionikanaviin sitoutuvien molekyylien, kuten neurotransmitterien, vaikutuksesta. Inward-virrat tarkoittavat virtausta solun sisäpuolelle ja outward-virrat ulospäin riippuen siitä, mihin suuntaan ionit liikkuvat. Eri ionien virrat voivat olla depolarisoivia tai hyperpolarisoivia sen mukaan, miten ne vaikuttavat kalvon potentiaaliin.

Mittaus ja mallintaminen: Ionivirtauksia mitataan yleisesti patch-clamp -tekniikalla. Jännitevaihteluita ja virtoja voidaan tarkkailla sekä current-clamp- että voltage-clamp -tiloissa. Iion voidaan kuvata muodossa Iion = gion (V − Eion), jossa gion on johtuvuus ja Eion on takaisinvirtareuna.

Rooli elimistössä: Ionivirtaukset ovat keskeisiä lepotilan solukalvon potentiaalin ylläpidossa, toimintapotentiaalin synnyssä, synaptisessa tiedonkulussa sekä lihasten supistumisessa. Ne ovat myös merkittäviä farmakologisissa vaikutuksissa, ja niiden toimintahäiriöt voivat liittyä sairauksiin, kuten kanavatauteihin.