Η βασική διαφορά μεταξύ διαύλου ιόντων και αντλίας ιόντων είναι ότι τα ιόντα κινούνται παθητικά μέσω των καναλιών ιόντων ενώ τα ιόντα κινούνται ενεργά μέσω των αντλιών ιόντων.
Τα ιόντα ταξιδεύουν κατά μήκος της πλασματικής μεμβράνης μέσω διαύλων ιόντων ή αντλιών ιόντων. Τα κανάλια ιόντων είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες που μεταφέρουν παθητικά ιόντα κάτω από την ηλεκτροχημική τους βαθμίδα κατά μήκος των κυτταρικών μεμβρανών. Οι αντλίες ιόντων είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες που μεταφέρουν ενεργά ιόντα έναντι συγκέντρωσης ή ηλεκτροχημικής βαθμίδας κατά μήκος των μεμβρανών του πλάσματος. Τόσο οι δίαυλοι ιόντων όσο και οι αντλίες ιόντων βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη. Είναι εκλεκτικά για συγκεκριμένα ιόντα.
Τι είναι ένα κανάλι ιόντων;
Ένας δίαυλος ιόντων είναι μια εξειδικευμένη πρωτεΐνη που βρίσκεται στην κυτταρική μεμβράνη. Τα κανάλια ιόντων μεταφέρουν παθητικά ιόντα κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης κατά μήκος της βαθμίδας συγκέντρωσης. Δομικά, τα κανάλια ιόντων είναι ετεροπολυμερή σύμπλοκα που αποτελούνται από μία έως τέσσερις α υπομονάδες που σχηματίζουν πόρους διατεταγμένες γύρω από έναν κεντρικό άξονα που εκτείνεται σε μεμβράνη. Γενικά, τα κανάλια ιόντων έχουν ένα φίλτρο επιλεκτικότητας που επιτρέπει μόνο έναν τύπο ιόντων να ταξιδεύει κατά μήκος. Επομένως, τα περισσότερα κανάλια ιόντων είναι επιλεκτικά για συγκεκριμένα ιόντα. Ωστόσο, ορισμένοι δίαυλοι ιόντων, όπως οι δίαυλοι ιόντων που καλύπτονται από πρόσδεμα, επιτρέπουν τη διέλευση πολλαπλών ειδών ιόντων.
Εικόνα 01: Κανάλι ιόντων
Τα κανάλια ιόντων μπορούν να είναι είτε μη-περιφραγμένα είτε κλειστά. Οι δίαυλοι ιόντων με πύλη τάσης και οι δίαυλοι ιόντων με πύλη συνδέτη είναι δύο τύποι κλειστών καναλιών ιόντων. Στην πραγματικότητα, η πλειονότητα των διαύλων ιόντων εμπίπτει σε αυτές τις δύο ευρείες κατηγορίες: με πύλη τάσης ή με πύλη συνδέτη. Τα ιόντα Na+, K+, Ca2+ και Cl− κινούνται κυρίως μέσω διαύλων ιόντων. Οι δίαυλοι ιόντων επηρεάζουν το δυναμικό της μεμβράνης αφού παράγουν ιοντικό ρεύμα με την κίνηση φορτισμένων ιόντων μέσω των διαύλων μεμβράνης.
Τι είναι μια αντλία ιόντων;
Η αντλία ιόντων είναι μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη που μεταφέρει ενεργά ιόντα μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Οι αντλίες ιόντων χρησιμοποιούν ενέργεια από το ATP για να δημιουργήσουν κλίσεις. Στη συνέχεια τα ιόντα κινούνται ενάντια στη βαθμίδα συγκέντρωσης μέσω των αντλιών ιόντων. Παρόμοια με τα κανάλια ιόντων, οι αντλίες ιόντων είναι επίσης επιλεκτικές για ιόντα. Na+/K+ αντλίες, αντλίες H+, Ca2 + αντλίες και Cl − αντλίες είναι πολλές συγκεκριμένες αντλίες ιόντων.
Εικόνα 02: Αντλία ιόντων
Οι αντλίες ιόντων μπορούν επίσης να κατηγοριοποιηθούν ως κύριοι ή δευτερεύοντες ενεργοί μεταφορείς με βάση τη μέθοδο που χρησιμοποιούν για τη μετακίνηση ιόντων. Οι κύριοι ενεργοί μεταφορείς υδρολύουν το ATP για να παράγουν ενέργεια προκειμένου να μεταφέρουν ιόντα κατά μήκος της μεμβράνης. Οι δευτερεύοντες ενεργοί μεταφορείς χρησιμοποιούν ηλεκτροχημική βαθμίδα που δημιουργείται σε όλη τη μεμβράνη αντλώντας ιόντα μέσα ή έξω από το στοιχείο. Οι δευτερογενείς ενεργοί μεταφορείς μπορεί να είναι είτε αντιμεταφορείς είτε συμφορείς. Οι αντιμεταφορείς αντλούν δύο διαφορετικά ιόντα ή διαλυμένες ουσίες σε αντίθετες κατευθύνσεις κατά μήκος της μεμβράνης. Οι συμφορητές αντλούν δύο διαφορετικά ιόντα ή διαλυμένες ουσίες προς την ίδια κατεύθυνση.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ καναλιού ιόντων και αντλίας ιόντων;
- Το κανάλι ιόντων και η αντλία ιόντων είναι δύο τύποι διαμεμβρανικών πρωτεϊνών που διευκολύνουν την κίνηση των ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης.
- Συμβάλλουν στον έλεγχο της αδιάκοπης κυκλοφορίας ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ καναλιού ιόντων και αντλίας ιόντων;
Τα κανάλια ιόντων επιτρέπουν στα ιόντα να ρέουν παθητικά σε μια βαθμίδα συγκέντρωσης κατά μήκος της μεμβράνης, ενώ οι αντλίες ιόντων μεταφέρουν ενεργά ιόντα έναντι μιας βαθμίδας συγκέντρωσης κατά μήκος της μεμβράνης. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ του καναλιού ιόντων και της αντλίας ιόντων. Επιπλέον, τα κανάλια ιόντων μπορούν να είναι κλειστά ή μη, ενώ οι αντλίες ιόντων έχουν τουλάχιστον δύο πύλες.
Το παρακάτω infographic παραθέτει περισσότερες διαφορές μεταξύ καναλιού ιόντων και αντλίας ιόντων στον πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Κανάλι ιόντων εναντίον Αντλία ιόντων
Το κανάλι ιόντων και η αντλία ιόντων είναι δύο τύποι πρωτεϊνών που μεταφέρουν ιόντα μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Τα κανάλια ιόντων μεταφέρουν ιόντα παθητικά χωρίς τη χρήση ενέργειας, ενώ τα ιόντα μεταφέρουν ιόντα ενεργά με τη χρήση ενέργειας. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ του καναλιού ιόντων και της αντλίας ιόντων. Επιπλέον, το κανάλι ιόντων χρειάζεται μόνο μία πύλη ενώ η αντλία ιόντων χρειάζεται τουλάχιστον δύο πύλες.
