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CANALES IÓNICOS:DESCRIPCIÓN, ROL
BIOLÓGICO, PROPIEDADES
WILDER GONZALES TUME
Cada célula viviente está rodeada por una membrana la cual separa su mundo interno del exterior. Su estructura de
bicapa lipídica no es fácilmente permeable a moléculas polares como azucares,
aminoácidos o iones. El transporte de estas sustancias hacia dentro y afuera de la célula se lleva a cabo por proteínas de
membrana como bombas, transportadores y canales iónicos.
CANALES IONICOS
Son estructuras proteicas incluidas en la membrana de cualquier célula viva que permiten la difusión de iones a favor de la gradiente electroquímica, constituyendo una forma de transporte por difusión facilitada.
DESCRIPCIÓN MOLECULAR DE UN CANAL IÓNICO
Los canales están formadas por una o varias proteínas diferentes llamadas subunidades, que reciben el nombre de α, β,γ, δ, etc. Que constituyen en conjunto complejos moleculares. Al juntarse varias subunidades forman una estructura circular dejando un poro en el centro por donde pasan los iones.
Los canales iónicos son selectivos para los distintos iones y están regulados
Esta selectividad iónica determina que pasen algunos iones inorgánicos pero
no otros.
Depende del diámetro y la conformación de
los canales iónicos y de la distribución de
los aminoácidos cargados que los tapizan.
• Proteína de canal K⁺ posee un filtro selectivo que permite el paso de ciertos iones e impide el paso de otros a través de la membrana
Los canales iónicos fluctúan entre los estados abierto y cerrado
La apertura y cerradura de la “compuerta” de los canales iónicos están regulados por distintos factores, es decir, un estímulo específico (sensor) determina que estos canales fluctúen entre el estado de apertura y el de cierre mediante una alteración de su composición.
Los mecanismos para la activación de estos canales pueden ser:
- Por ligando - Por voltaje - Por estímulos mecanosensibles
• Canales iónicos regulados responden a distintos tipos de estímulos
CERRADO ABIERTO
Canales iónicos regulados por ligando
Estos canales iónicos se abren en respuesta a la unión de determinados neurotransmisores u otras moléculas.
Este mecanismo de abertura es debido a la interacción de una substancia química (hormonas, péptidos o neurotransmisores) con una parte del canal llamado receptor, que crea un cambio en la energía libre y cambia la conformación de la proteína abriendo el canal.
El receptor de acetilcolina en la sinapsis de los
vertebrados es uno de los canales activados por ligando que más se ha
estudiado
El sensor es una región de proteína que se encuentra
expuesta ya sea al interior o al exterior de la membrana, que une
con gran afinidad una molécula específica que lleva a la apertura
o cierre del canal.
Canales Iónicos regulados por voltaje
Los canales iónicos abren en respuesta a cambios en el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática.
Estos canales intervienen en la transmisión de impulsos eléctricos, generando potencial de acción debido a los cambios en la diferencia de cargas eléctricas en ambos lados de la membrana.
El paso de iones se lleva a cabo en dos procesos:
ACTIVACION: Es dependiente del voltaje. Abertura del canal como respuesta a los
cambios en el potencial de membrana.
INACTIVACION: Regula el cierre del canal.
Los canales iónicos regulados por voltaje responden al potencial de membrana
Propagan señales nerviosas en las células nerviosas.
También están presentes en células musculares, los oocitos, los protozoarios en incluso las células vegetales.
Los sensores de voltaje son sumamente sensibles a la alteración del potencial de membrana permitiendo el paso del canal de cerrado a abierto o viceversa.
ENTRE LOS CANALES
DEPENDIENTES DE VOLTAJE
SE ENCUENTRAN
CANAL DE Na⁺Son proteínas de transmembrana que permiten el
paso de iones sodio a través de la célula.
El transporte de los iones sodio a través de estos canales es pasivo y solo depende del potencial electroquímico del ion (no requiere energía en la forma de ATP)
En neuronas y cardiomiocitos, los canales de sodio son responsables de la fase ascendente del potencial de acción ( despolarización).
CANAL DE K⁺
Los canales de K+ constituyen el grupo más heterogéneo de proteínas estructurales de membrana.
En las células excitables, la despolarización celular activa los canales de K+ y facilita la salida de K+ de la célula, lo que conduce a la repolarización del potencial de membrana.
los canales de K+ juegan un importante papel en: -Mantenimiento del potencial de reposo celular, -Liberación de neurotransmisores -Secreción de insulina -Excitabilidad celular -Transporte de electrolitos por las células
epiteliales -Contracción del músculo liso
-Regulación del volumen celular.
CANAL DE Ca⁺⁺
Los iones de calcio promueven la fusión de la membrana de la vesícula sináptica con la membrana terminal del axón en la neurona, provocando la liberación de la acetilcolina a la hendidura sináptica por un mecanismo de exocitosis.
Abertura de los canales
de Ca⁺⁺ regulados por voltaje
Una señal química se
convierte en una señal
eléctrica por canales iónicos regulados por
transmisores en una sinapsis.
•Los canales de calcio se encuentran en todas las células excitables y cumplen funciones importantes como:
-Son capaces de mantener una corriente de entrada
durante largos pulsos de despolarización.
-El ión Ca⁺⁺como segundo mensajero intracelular
-Son el único punto de unión que puede traducir una señal de despolarización en todas las actividades no eléctricas que son controladas por excitación, como la secreción neuronal.
CANAL DE Cl⁻Los canales de Cl- juegan un importante papel en la
regulación de la excitabilidad celular, el transporte transepitelial y la regulación del volumen y del pH celulares.
Los canales localizados en la membrana celular estabilizan el potencial de membrana en las células excitables
Son responsables del transporte transepitelial de agua y electrolitos.
Los canales intracelulares pueden contrabalancear la corriente producida por las bomba de protones.
Canales Iónicos mecanosensibles
Estos canales iónicos se abren en respuesta a una acción mecánica.
Se encuentran en los corpúsculos de Paccini, los cuales se abren por el estiramiento que sufre la membrana celular ante la aplicación de presión y/o tensión.
TRANSPORTE POR ACUAPORINAS
Son canales especializados para el transporte de agua en las membranas.
Son una familia de proteínas pequeñas que se expresan ampliamente tanto en el reino vegetal como animal, son abundantes en los túbulos renales y en las raíces de las plantas.
Además de participar en el transporte de agua, permiten el paso de otros compuestos como urea,
glicerol y gases como el CO2.
ROL FUNCIONAL DE LOS CANALES IONICOS
En los mamíferos determinan importantes procesos como:
• -La excitación del nervio y del músculo,• -La secreción de hormonas y neurotransmisores,• -La transducción sensorial,• -El control del equilibrio hídrico y electrolítico,• -La regulación de la presión sanguínea,• -La proliferación celular y los procesos de
aprendizaje y memoria
Propiedades de los Canales Iónicos Están compuestos por una o varias proteínas
transmembranales.
Casi todos seleccionan un solo ión, pocos son los no selectivos.
El transporte de iones a través de estos canales es extremadamente rápido.
Permiten flujos de iones de 10⁶ a 10⁷/seg.
Sus actividades están reguladas
Por lo general se conservaron muy bien a través de las especies.
La mayoría de las células tienen diversos canales de NSus actividades están reguladas
Por lo general se conservaron muy bien a través de las especies.
La mayoría de las células tienen diversos canales de Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺ y Cl⁻.
Las mutaciones en los genes que los codifican pueden causar enfermedades específicas.
Ciertos fármacos afectan sus actividades. a⁺, K⁺, Ca⁺⁺ y Cl⁻.
Las mutaciones en los genes que los codifican pueden causar enfermedades específicas.
Ciertos fármacos afectan sus actividades.