Canais iônicos: o que são, tipos. e como eles funcionam nas células

Canais iônicos: o que são, tipos. e como eles funcionam nas células 1

Canais iônicos são complexos de proteínas , localizados nas membranas celulares, que regulam processos vitais, como batimentos cardíacos ou transmissão de sinais entre neurônios.

Neste artigo, explicaremos em que consistem, quais são suas funções e estruturas, que tipos de canais de íons existem e sua relação com várias doenças.

O que é um canal iônico?

Entendemos os canais iônicos do complexo proteico preenchidos com poros aquosos, que permitem a passagem dos íons , fazendo com que fluam de um lado da membrana celular para o outro. Esses canais estão presentes em todas as células, das quais eles são um componente essencial.

Cada célula é cercada por uma membrana que a separa do ambiente externo. Sua estrutura de bicamada lipídica não é facilmente permeável a moléculas polares, como aminoácidos ou íons. Portanto, é necessário transportar essas substâncias para dentro e para fora da célula usando proteínas de membrana, como bombas, transportadores e canais de íons.

Os canais são formados por uma ou mais de outras proteínas chamadas subunidades (alfa, beta, gama, etc.). Quando vários deles são unidas estrutura creanuna circular que circunda um buraco ou poro, que permite a passagem de iões.

Uma das peculiaridades desses canais é sua seletividade; ou seja, determinar que os iões inorgânicos passar alguns e não outros , dependendo sobre o diâmetro e a distribuição dos seus aminoácidos.

A abertura e fechamento dos canais de íons é regulada por vários fatores; um estímulo específico ou sensor que determina a flutuar em um estado para outro, alterando a sua composição.

Vamos ver agora quais funções eles cumprem e qual é sua estrutura.

Funções e estrutura

Atrás processos celulares essenciais, tais como a secreção de neurotransmissores ou transmissão de sinais eléctricos, são canais de iões que conferem células excitáveis eléctricos e capacidades . E quando eles falham, inúmeras patologias podem ocorrer (o que discutiremos mais adiante).

A estrutura dos canais iônicos é dada na forma de proteínas transmembranares e elas atuam como um sistema de porta para regular a passagem de íons (potássio, sódio, cálcio, cloro, etc.) através dos poros.

Até recentemente, pensava-se que o sensor de poro e de tensão foram ligados através de um ligante ou “ligante” (uma espiral de cerca de 15 aminoácidos), que pode ser accionada com o movimento do sensor de voltagem. Este mecanismo de acoplamento entre as duas partes do canal de iões é o mecanismo canónica sempre sido teorizado.

Relacionado:  Rachaduras cerebrais: o que são, características e tipos

No entanto, recentemente, novas pesquisas revelaram outra rota que envolve um segmento de aminoácidos constituídos pelo sensor de tensão e parte do poro . Estes dois segmentos vai ser ajustada como uma espécie de fecho para activar a abertura ou fecho do canal. Por sua vez, esse novo mecanismo poderia explicar descobertas recentes, nas quais alguns canais de íons regulados por tensão (alguns responsáveis ​​por funções como batimentos cardíacos) foram detectados com apenas um vinculador.

Os canais de íons regulados pela tensão são apenas um dos tipos de canais existentes, mas há mais: vamos ver o que eles são a seguir.

  • Você pode estar interessado: ” Quais são as partes do neurônio? “

Tipos de canais iônicos

Os mecanismos para a activação dos canais de iões pode ser de vários tipos: ligando, tensão ou estímulos mechanosensitive.

1. Canais iônicos regulados pelo ligante

Esses canais iônicos se abrem em resposta à ligação de certas moléculas e neurotransmissores . Este mecanismo de abertura é devido à interacção de um composto químico (que pode ser uma hormona, um péptido ou um neurotransmissor) com uma parte do canal de chamada de receptor, o que gera uma mudança na energia livre e muda à conformação da proteína abertura o canal.

O receptor de acetilcolina (um neurotransmissor envolvido na transmissão de sinais entre nervos e músculos motores) do tipo nicotínico, é um dos canais de íons regulados por ligantes mais estudados. É composto por 5 subunidades de 20 aminoácidos e está envolvido em funções básicas como controle voluntário de movimento, memória, atenção, sono, estado de alerta ou ansiedade .

2. Canais de íons regulados por tensão

Esses tipos de canais se abrem em resposta a mudanças no potencial elétrico através da membrana plasmática . Os canais de íons regulados por tensão interferem na transmissão de impulsos elétricos, gerando potenciais de ação devido a mudanças na diferença de cargas elétricas nos dois lados da membrana.

Relacionado:  O que é epigenética? Chaves para entender

O fluxo de íons é realizado em dois processos: por ativação, um processo dependente de tensão: o canal se abre em resposta a alterações no potencial da membrana (diferença no potencial elétrico em ambos os lados da membrana); e inativação, um processo que regula o fechamento do canal.

A principal função dos canais de íons regulados por tensão é a geração de potenciais de ação e sua propagação . Existem vários tipos e os principais são:

2.1 Canal Na +

São proteínas transmembranares que permitem que os íons sódio passem pela célula. O transporte de íons é passivo e depende apenas do potencial eletroquímico do íon (não requer energia na forma de uma molécula de ATP). Nos neurônios, os canais de sódio são responsáveis ​​pela fase ascendente do potencial de ação (despolarização).

2.2 Canal K +

Esses canais iônicos constituem o grupo mais heterogêneo de proteínas estruturais da membrana. Nos neurônios, a despolarização ativa os canais de K + e facilita a saída de K + da célula nervosa, o que leva a uma repolarização do potencial da membrana.

2.3 Canal de Ca ++

Os íons cálcio promovem a fusão da membrana da vesícula sináptica (estruturas localizadas no final do axônio neuronal e responsáveis ​​por secretar neurotransmissores) com a membrana terminal do axônio no neurônio, estimulando a liberação de acetilcolina na fenda sináptica por um mecanismo de exocitose .

2.4 canal Cl-

Esse tipo de canal iônico é responsável pela regulação da excitabilidade celular, do transporte entre as células, bem como do gerenciamento do PH e do volume celular. Os canais localizados na membrana estabilizam o potencial da membrana em células excitáveis. Eles também são responsáveis ​​pelo transporte entre as células da água e os eletrólitos .

3. Canais iônicos regulados por estímulos mecanossensíveis

Esses canais de íons se abrem em resposta a ações mecânicas . Eles podem ser encontrados, por exemplo, nos corpúsculos de Paccini (receptores sensoriais da pele que respondem a vibrações rápidas e pressão mecânica profunda), que são abertos esticando a membrana celular, aplicando tensão e / ou pressão.

Canalopatias: patologias associadas a essas moléculas

Do ponto de vista fisiológico, os canais iônicos são essenciais para o equilíbrio homeostático do nosso organismo . Sua disfunção causa uma série de doenças, conhecidas como canalopatias. Estes podem ser produzidos por dois tipos de mecanismos: alterações genéticas e doenças auto-imunes.

Relacionado:  Corpo estriado: estrutura, funções e distúrbios associados

Dentro das alterações genéticas, existem mutações que ocorrem na região codificadora do gene para um canal iônico. É comum que essas mutações produzam cadeias polipeptídicas que não são processadas corretamente e não são incorporadas na membrana plasmática; ou, acoplando as subunidades e formando os canais, elas não são funcionais.

Outra possibilidade frequente é que, mesmo sendo canais funcionais, eles acabam mostrando uma cinética alterada. Seja qual for o caso, eles geralmente levam ao ganho ou perda da função do canal.

Mutações também podem ocorrer na região promotora do gene que codifica um canal de íons . Isso pode causar subexpressão ou superexpressão da proteína, resultando em alterações no número de canais, o que também causaria um aumento ou diminuição de sua funcionalidade.

canais iónicos Actualmente, muitas patologias associadas em vários tecidos são conhecidos. No nível musculoesquelético, mutações nos canais de Na +, K +, Ca ++ e Cl ativados por voltagem e no canal de acetilcolina levam a distúrbios como paralisia hiper e hipocalêmica, miotonia, hipertermia maligna e miastenia .

No nível neuronal, foi proposto que alterações nos canais de Na + ativados por voltagem, canais K + e Ca ++ ativados por voltagem, canais ativados por acetilcolina ou glicina poderiam explicar distúrbios como epilepsia, ataxia episódica , enxaqueca hemiplégica familiar, síndrome de Lambert-Eaton, doença de Alzheimer, doença de Parkinson e esquizofrenia.

Referências bibliográficas:

  • JT Menéndez, “Poros e canais iônicos regulam a atividade celular”, em Annals da Royal National Academy of Pharmacy, 2004, p. 23
  • Ana I. Fernández-Mariño, Tyler J. Harpole, Kevin Oelstrom, Lucie Delemotte e Barão Chanda. “Os mapas de interação Gating revelam um modo de acoplamento eletromecânico não-canônico no canal Shaker K +”. Nature Structural & Molecular Biology 25: 320–326, abril de 2018.
  • G. Eisenman e JA Dani. Annu (1987). Uma introdução à arquitetura molecular e permeabilidade dos canais iônicos. Rev. Biophys. Biophys Chem, 16. pp. 205-226.
  • Aidley, DJ (1989) A fisiologia das células excitáveis. Cambridge University Press.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies