Canales transmembrana

Los canales transmembrana , también llamados canales de membrana , son poros dentro de una bicapa lipídica . Estos canales pueden estar formados por complejos proteicos que atraviesan la membrana o por péptidos . Pueden cruzar la membrana celular , conectando el citosol , o citoplasma , con la matriz extracelular . ^{[ 1 ]} Los canales transmembrana también se encuentran en las membranas de orgánulos como el núcleo , el retículo endoplasmático , el aparato de Golgi , las mitocondrias , los cloroplastos y los lisosomas . ^{[ 2 ]}

Los canales transmembrana difieren de los transportadores y las bombas en varios aspectos. Algunos canales son menos selectivos que los transportadores y bombas típicos, diferenciando los solutos principalmente por su tamaño y carga iónica. Los canales realizan el transporte pasivo de materiales, también conocido como difusión facilitada . Los transportadores pueden llevar a cabo la transferencia pasiva o activa de materiales, mientras que las bombas requieren energía para funcionar. ^{[ 3 ]}

Existen varios modos de funcionamiento de los canales de membrana. El más común es el canal regulado, que requiere un desencadenante, como un cambio en el potencial de membrana en los canales dependientes de voltaje, para abrir o cerrar el poro. Los canales dependientes de voltaje son fundamentales para la generación de un potencial de acción en las neuronas, lo que da lugar a un impulso nervioso. Un canal regulado por ligando requiere una sustancia química, como un neurotransmisor , para activarse. Los canales regulados por tensión requieren la aplicación de una fuerza mecánica para su apertura. Las acuaporinas son canales específicos para el movimiento de agua a través del interior hidrofóbico de la membrana celular. ^{[ 4 ]}

Los canales iónicos son un tipo de canal transmembrana responsable del transporte pasivo de iones con carga positiva (sodio, potasio, calcio, hidrógeno y magnesio) e iones con carga negativa (cloruro), y pueden ser canales regulados por compuerta o por ligando. Uno de los canales iónicos mejor estudiados es el canal de potasio . Este canal permite el movimiento rápido de iones de potasio, a la vez que es selectivo para el sodio. Mediante datos de difracción de rayos X y cálculos de modelos atómicos, se ha propuesto una estructura probable del canal compuesta por varias hélices alfa de proteínas que forman un poro con forma de reloj de arena, cuyo punto más estrecho se encuentra a mitad de la bicapa lipídica de la membrana. Para atravesar el canal, los iones de potasio deben desprenderse de su matriz acuosa e ingresar a un filtro de selectividad compuesto por oxígenos carbonílicos. Los iones de potasio pasan de uno en uno a lo largo de cinco sitios de unión de cationes (iones con carga positiva). ^{[ 5 ]}

Las enfermedades causadas por disfunciones en los canales iónicos incluyen la fibrosis quística, donde el canal para el ion cloruro no se abre o está ausente en las células de los pulmones, el intestino, el páncreas, el hígado y la piel. Las células ya no pueden regular las concentraciones de sal y agua, lo que da lugar a los síntomas típicos de la enfermedad. Otros trastornos resultantes de disfunciones en los canales iónicos incluyen formas de epilepsia , arritmia cardíaca , ciertos tipos de parálisis periódica y ataxia . ^{[ 6 ]}