Was sind Ionophore?

Ionophore sind lipidlösliche Moleküle, die normalerweise von Mikroorganismen synthetisiert werden, um Ionen durch eine Lipiddoppelschicht der Zellmembran zu transportieren.

Ionentransport

Ionophore fungieren als Ionenträger. Ionenträger können Ionen aus einem hydrophilen Medium, wie z. B. Wasser, in ein hydrophobes Medium, d. h. eine biologische Membran, übertragen, in dem die Ionen normalerweise nicht löslich wären. Sie können dies tun, indem sie an bestimmte Ionen binden und als mobile Träger fungieren, die sie durch die hydrophobe Umgebung der Zellmembranen eskortieren, oder sie können Ionenkanäle bilden.

Wirkung des Membran-Ionophor-Transports

Ionenkanäle bilden Poren in Membranen, durch die Ionen hindurchtreten können. Es gibt mehrere Arten von Ionenkanälen, die jeweils durch verschiedene Mechanismen reguliert werden, die dafür sorgen, dass nur bestimmte Ionen in eine Zelle hinein- und aus ihr herausfließen können, und zwar nur zu bestimmten Zeiten.

Ionenkanal-Gating

Ionenkanäle werden nach ihrer Ionenselektivität und nach ihrem Öffnungs-/Schließmechanismus benannt, der auch als Gating bezeichnet wird. Spannungs- und ligandengesteuerte Ionenkanäle sind die häufigsten und am besten untersuchten Gating-Mechanismen, aber es gibt auch lichtgesteuerte Kanäle, mechanosensitive Kanäle, Second-Messenger-Kanäle und andere. Obwohl es einige nicht-selektive Ionenkanäle gibt, sind die meisten Ionenkanäle selektiv für bestimmte Ionen und lassen nur Ionen bestimmter Größe und Ladung passieren.

Alle endogen vorhandenen Ionen gelangen über Ionenkanäle in die Zellmembranen und wieder hinaus, einschließlich Kalzium, Kalium, Natrium, Chlorid und Wasserstoffprotonen. Im menschlichen Körper sind Ionophore eng mit Funktionen verbunden, die von der Verdauung bis zur geistigen Gesundheit reichen. Sie werden für die diagnostische Radiobildgebung verwendet, sind Bestandteil vieler Arzneimittel und werden in der Forschung häufig eingesetzt, um die Ionenkonzentration in einer Lösung zu erhöhen oder zu verringern.

Bei den übertragenen Ionen handelt es sich in der Regel um Metallionen, z. B. Lithium (Li+), Natrium (Na+), Kalium (K+), Magnesium (Mg2+) und Kalzium (Ca2+); es gibt jedoch auch Ionophore, die die Übertragung anderer Ionen fördern, wie z. B. Ammonium (NH4+), Amine von biologischem Interesse.

Anwendungen

Diese Produkte haben eine breite Palette von Forschungsanwendungen, unter anderem in Bereichen wie:

• Organellenverhalten
• Abwehraktivität von Bakterien
• Antibiotika
• Verhalten von synthetischen Doppelschichten
• Radiodiagnostik
• Arzneimittel

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Typen von Ionentransportern

Mobile Ionenträger

Mobile Ionenträger binden an ein bestimmtes Ion, Sie schützen die Ladung des Ions vor seiner Umgebung. Dadurch wird der Durchgang in das hydrophobe Innere der Lipidmembran erleichtert. Mobile Ionenträger verlieren ihre Fähigkeit, Ionen bei sehr niedrigen Temperaturen oder unterhalb des Gefrierpunkts einer Membran zu transportieren.

Wirkungsweise von Ionenträgern im Vergleich zu Ionenkanälen

Kanalbildner

Kanalbildner wirken, indem sie eine hydrophile Pore in die Membran einführen, die dem Ion den Durchgang ermöglicht und den Kontakt mit dem hydrophoben Inneren der Membran vermeidet. Kanalbildende Ionophore können ihre Ionentransportkapazität auch unter niedrigen Temperaturbedingungen aufrechterhalten, die mobile Ionenträger hemmen können.

Die durchschnittliche Öffnungszeit eines Kanals beträgt etwa eine Sekunde. Wenn jedoch ein intensiver Gradient hinzugefügt wird, kann der Kanalbildner etwa 20.000 Kationen pro geöffnetem Kanal und Millisekunde transportieren. Dieser Wert ist tausendmal größer als die Anzahl der Kationen, die ein einzelnes mobiles Ionenträgermolekül im gleichen Zeitintervall passieren kann.

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Zusätzliche Lektüre

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