Fisiología Médica

CANALES IÓNICOS

Generalidades 

Los canales iónicos son proteínas que atraviesan la membrana permitiendo el pasaje de iones a favor de su gradiente de potencial electroquímico. 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.

Selectividad iónica de los canales 

El poro de cada canal tiene, aunque no siempre, una secuencia de aminoácidos que selecciona el pasaje preferencial de un ión respecto de otro, en función de sus cargas y de la disposición espacial de los mismos. A estas regiones se las conoce como filtros de selectividad. Así, aquellos canales con filtros de selectividad conformados por aminoácidos cargados positivamente serán canales aniónicos, mientras que aquellos conformados por aminoácidos cargados negativamente serán canales catiónicos. A la vez, algunos canales catiónicos, permitirán el paso preferencial de un catión respecto de otro, lo que también se aplica para los canales aniónicos. 

Por ejemplo, los canales conocidos como canales de K+ , permiten preferencialmente el paso del K+ respecto de otros cationes como el Na+ o el Ca2+, y los canales de Cl- permiten el paso preferencial de este anión respecto de otros. A esta capacidad de seleccionar de modo preferencial el pasaje de un ión respecto de otro se lo conoce como permeabilidad selectiva o perm-selectividad iónica. Es de destacar que no existen canales exclusivos para un sólo ión, si bien algunos canales tienen una perm-selectividad tan alta para un ión respecto de otro, que se los puede considerar casi exclusivos. Sin embargo, existe una amplia variedad de canales que son no selectivos, es decir que son permeables a una gran variedad de iones (por ejemplo, existen canales catiónicos no selectivos que permiten el pasaje prácticamente idéntico de Na+ y K+ ).

Los canales catiónicos representan, al igual que los transportadores y las bombas, un sistema de transporte mediado por proteínas, con varias características que los diferencian de los mencionados sistemas de transporte. Respecto a la fuente de energía que impulsa el movimiento de los iones a través de los mismos, la misma está dada por el gradiente de potencial electroquímico, siendo así, como los transportadores, un sistema de transporte pasivo, que, a diferencia de las bombas, no involucra gasto de ATP directamente acoplado. Esta característica no los diferencia de los transportadores iónicos, si bien existen varias otras que sí lo hacen. 

La velocidad de transporte a través de los canales es de alrededor de tres órdenes de magnitud mayor que a través de los transportadores. Por otro lado, si bien los canales oscilan entre al menos dos estados conformacionales (conformación de canal abierto y conformación de canal cerrado), una vez en su estado abierto los iones fluyen a su través sin necesidad de cambios de conformación de la proteína que medie su transporte. Por este motivo, se dice que el transporte a través de canales es no estequiométrico, a diferencia de los transportadores que requieren de un cambio de conformación que acompañe al soluto transportado desde una cara hacia la otra de la membrana, además de requerir una estequiometría determinada para que el mismo ocurra (por ejemplo, en el SGLUT el transporte por cada ciclo es de dos Na+ por cada glucosa transportada). Tanto los transportadores como los canales iónicos son sistemas saturables, aunque los transportadores saturan a concentraciones mucho menores que los canales  iónicos, lo que ha llevado a postular erróneamente que los canales constituían sistemas de transporte no saturable.

Características de los canales:

En la siguiente presentación veremos las características de cada uno dependiendo del ión o catión que transporten.

El siguiente video nos muestra a modo de resumen la formación y función de los canales iónicos:

Lecturas complementarias:

Canales iónicos