Morfofisiologia Canal Ionico

ACTIVIDADES A DESARROLLAR

1. Investigue y defina los conceptos: canal iónico, canal iónico de voltaje. Explique su importancia en el desarrollo de la actividad de la neurona.

Canal iónico: Son proteínas transmembrana que contienen poros acuosos que cuando se abren permiten el paso selectivo de iones específicos a través de las membranas celulares; los canales iónicos son proteínas que controlan el paso de iones, y por tanto el gradiente electroquímico, a través de la membrana de toda célula viva. Estos canales actúan como compuertas que se abren o se cierran en función de los estímulos externos, aunque algunas sustancias tóxicas pueden desactivar su función natural.

Estructuralmente, los canales conforman un poro que provee de un ambiente energéticamente favorable para que los iones los atraviesen. Están constituidos por regiones hidrofóbicas en contacto con las cadenas hidrocarbonadas de los lípidos, y por regiones hidrofílicas encerradas en el interior y protegidas del ambiente hidrofóbico, que interaccionan con los iones, permitiendo así, el paso de los mismos de un lado al otro de la membrana. Estas regiones hidrofílicas conforman lo que se conoce como el poro del canal.

Son principalmente importantes en células excitables, como las neuronas y los músculos. De hecho, todo el trabajo de las neuronas está relacionado a la función de los canales iónicos. Los canales iónicos catalizan directamente el flujo de iones que provoca los cambios de voltaje a través de una membrana y, simultáneamente actúan como sensores de señales fisiológicas, como cambio de voltaje o cambio en la concentración de un ligando, organizando los cambios eléctricos de la neurona. (Miller, 1992).

Mientras que la célula gasta una gran parte de su energía para mantener los gradientes de concentración de iones, son los canales iónicos quienes se gastan esa energía, al abrirse y permitir el flujo de iones. (Clapham, 2000) La eficiencia de los canales iónicos es tan grande, que generalmente una célula tan solo necesita un par de miles de ellos, contrario a una enzima, de la cual se necesitan concentraciones de varios órdenes de magnitud.

Canal iónico de voltaje: Son exclusivos de las membranas excitables. Se encargan de propagar la despolarización generada en la membrana y de restaurar de nuevo el potencial de reposo. Es un umbral determinado de potencial de membrana lo que activa el ciclo de apertura-cierre-inactivación de estos canales.

Estos abren en respuesta a cambios en el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática. Su principal función es la transmisión de impulsos eléctricos (generación del potencial de acción) debido a cambios en la diferencia de cargas eléctricas en ambos lados de la membrana (interno – externo). Las probabilidades de cierre y apertura de los canales iónicos son controladas por un sensor que puede ser eléctrico, químico o mecánico. Los canales activados por voltaje contienen un sensor que incluye varios aminoácidos con carga positiva que se mueven en el campo eléctrico de la membrana durante la apertura o cierre del canal. El cambio en la diferencia de potencial eléctrico en ambos lados de la membrana provoca el movimiento del sensor. El movimiento del sensor de voltaje crea un movimiento de cargas (llamado corriente de compuerta) que cambia la energía libre que modifica la estructura terciaria del canal abriéndolo o cerrándolo. Algunos de estos canales tienen un estado refractario conocido como inactivación cuyo mecanismo está dado por una subunidad independiente de aquellas responsables de la apertura y cierre.

Después de estas definiciones es clara la función que cumplen estos canales en la actividad de la neurona y esta actividad es trasmitir el impulso nervioso que es el permite la comunicación e integración de todo el sistema.

El impulso nervioso se genera gracias a la distribución diferencial de ciertos iones, especialmente de sodio (Na+ ) cloro (Cl+) y potasio (K+), que existen entre el citoplasma de las neuronas y el medio extracelular y que provoca una diferencia de cargas a lado y lado de la membrana. Cuando un estímulo llega a una neurona sensitiva, se produce un flujo de estos iones a través de su membrana celular lo que genera una corriente eléctrica que se desplaza a través de su axón, como si este fuera un cable eléctrico que se conectara con otra neurona. Sin embargo a diferencia de lo que ocurre en los cables que trasmiten las corrientes eléctricas, los impulsos nerviosos pueden desplazarse grandes distancias y pasar de una neurona a otra sin perder potencia.

2. Investigue el concepto canalopatía e incluya un ejemplo de una patología asociada.

A partir de la identificación en 1989 de la primera enfermedad asociada a un canal iónico, la fibrosis cística, se iniciaron varios reportes sobre este tipo de patologías y la lista de enfermedades aún continúa creciendo. El concepto reciente de canalopatía se refiere a los defectos en la función de los canales iónicos que llevan a alteraciones fisiológicas importantes en diversos tejidos.

Las Canalopatías pueden producirse por dos tipos de mecanismos: las alteraciones genéticas y las enfermedades autoinmunes. Dentro de las alteraciones genéticas se encuentran las mutaciones que se presentan en la región codificante del gen para un canal iónico. Frecuentemente estas mutaciones producen cadenas polipeptídicas que no son procesadas correctamente y no se incorporan a la membrana plasmática o bien, al acoplarse las subunidades y formar los canales, éstos no son funcionales. Otra posibilidad frecuente es que aun siendo canales funcionales, presentan una cinética alterada. Cualquiera que sea el caso, llevan a la ganancia o pérdida de la función del canal. Dentro de las alteraciones

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