Canales Iónicos

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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.
Fig. 1. Esquema de un canal inserto en una membrana. La región indicada como el poro contendría los
aminoácidos hidrofílicos, mientras que las zonas que atraviesan la membrana representan las regiones
hidrofóbicas. Este canal, como ejemplo, posee seis dominios transmembranales, habiendo otros que tienen
distinto número.
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
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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+).
Fig. 2. Esquema de un canal con su región de selectividad. Como se muestra en la figura, dentro de la región del
poro, se encuentra el filtro de selectividad
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
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iónicos, lo que ha llevado a postular erróneamente que los canales constituían sistemas de
transporte no saturable.
Mediciones de corriente a través de los canales iónicos
Una vez que los canales iónicos se abren, permiten el pasaje de grandes cantidades de
iones a través de ellos. Como todo movimiento neto de cargas (iones), se genera una
corriente eléctrica medible, que brinda información acerca de las características eléctricas
de los canales iónicos, que se explicarán en la sección siguiente. Para ello, es necesario
lograr medir la corriente a través de los mismos, para lo que se han desarrollados dos
técnicas distintas y complementarias: la técnica de reconstitución de canales en bicapas
lipídicas y la técnica del parche de membrana (patch clamp).
Técnica de reconstitución de canales en bicapas lipídicas. Esta técnica permite estudiar a los
canales aislados. Para ello, se utiliza un sistema de dos compartimientos separados por un
orificio
que
iónicas
y
contienen
que
están
soluciones
conectados
mediante electrodos a un sistema que
permite fijar el voltaje. El orificio que
separa ambos compartimientos es
llenado con una capa de lípidos en la
cual se inserta el canal que se quiere
estudiar. De este modo, cuando a un
potencial aplicado el canal se abra se
podrá medir una corriente eléctrica
(recordar la Ley de Ohm, V=I x R).
Fig. 3. Sistema de reconstitución de canales
iónicos en bicapas. La cubeta tiene dos
compartimientos de distinto volumen, uno de
los cuales es simplemente una copita que tiene
un agujero conectando los compartimientos.
Se “pintan” los lípidos (2) con una varilla de
vidrio, lo que separa los compartimientos, y
luego se vuelve a pintar la bicapa lipídica (4) con membranas conteniendo el canal de interés.
Técnica del parche de membrana (patch clamp). La técnica del parche de membrana consiste
básicamente en formar “parches” en regiones de las membranas celulares para estudiar los
canales “atrapados” en los mismos. Brevemente, se fabrica una pipeta de punta
microscópica que se llena con la solución salina que se considere apropiada para el estudio
que se pretende hacer. En su interior, la pipeta contiene un electrodo que se conecta
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mediante un sistema de amplificación a la tierra. La punta de la pipeta es apoyada
cuidadosamente sobre la superficie de una célula en medio de cultivo, y una vez que se
alcanza la superficie la misma se apoya (lo que se conoce como la configuración “adosada
a la célula” o “cell-attached”). Posteriormente, se hace succión mediante un sistema de vacío
acoplado a la pipeta, y a partir de ello se puede, mediante distintas maniobras, separar el
pedacito de membrana o romper la misma y dejar a la totalidad de la célula adosada a la
pipeta (lo que se conoce como configuración de célula entera o “whole-cell”). En cualquiera
de estas configuraciones una vez fijado el voltaje se podrá medir la corriente que atraviesa
el poro, estando la corriente I y el voltaje
relacionados mediante la Ley de Ohm.
Fig. 4. Sistema de medición de actividad de
canales iónicos por “patch-clamp”. La punta de
un electrodo es acercada a una célula, cuyo
contacto establece un circuito eléctrico que
permite medir actividad eléctrica de canales
sobre la superficie de una célula viva. A partir de
esta interacción y dado que el acoplamiento del
vidrio a la membrana celular es resistente a
cambios mecánicos, se puede, o separar la
membrana del parche (inside-out), o romper el
parche interno a la pipeta, dejando dializar el
contenido de la pipeta en la célula (whole cell), lo
que permite medir las corrientes totales de la
célula.
Información obtenida de los registros eléctricos
Cuando un canal se abre, deja pasar una corriente eléctrica a través del mismo. La
medición de la corriente mediante cualquiera de los métodos presentados en la sección
anterior permite estudiar las características electrofisiológicas de los canales iónicos. De
este modo, cuando un canal esté en un estado conductivo (abierto, A), se registrará un
aumento de la corriente, respecto a cuando esté en un estado no conductivo (estado
cerrado, C, y en algunos canales se puede observar además estados inactivados).
Una vez que logramos tener al canal ya sea “atrapado” en un parche de membrana o
inserto en una bicapa lipídica, lo que se observará será la variación de la corriente en el
tiempo a un potencial dado (fluctuaciones entre distintos estados, como por ejemplo entre
el estado abierto y el cerrado).
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Figura 5. Actividad electrica de canal unico. En este trazado experimental tipico de un canal iónico, se
pueden observar dos estados, el abierto y el cerrado, ambos manteniendo valores más o menos idénticos en
cada conformación, de forma tal, que cuando esté abierto, el canal va a dejar pasar siempre la misma
cantidad de iones, a una misma fuerza (electroquímica).
Pensando a la membrana de modo análogo a un circuito eléctrico, se espera que la
corriente observada a través de los mismos siga la Ley de Ohm:
V =rI
(1)
Donde r, es la resistencia eléctrica.
Sin embargo, la fuerza que impulsa el movimiento de los iones a través de un canal no es
sólo la diferencia de voltaje sino su diferencia de concentración, es decir su gradiente de
potencial electroquímico. Esto hace que, si bien en condiciones donde el gradiente químico
es cercano a cero (condiciones de simetría iónica a ambos lados de membrana) la ecuación
1 describa apropiadamente la corriente a través de canales, esta aproximación se aleja de lo
observado en tanto el gradiente químico se aleje de cero. Así, cuando la fuerza debido al
gradiente químico sea mayor, la corriente podrá ser mejor descripta por la ecuación de
corriente de Goldman-Hodgkin-Katz (GHK):
2
I=
2
z S F PS V
RT
[S ]i − [S ]e exp − z S FV 
 RT 
 z FV 
1 − exp − S

 RT 
(2)
Siendo z, la valencia del ión, F, la constante de Faraday, PS la permeabilidad del canal al
ión S, V el voltaje aplicado, R la constante de los gases ideales, T la temperatura absoluta,
[S]i, la concentración en el lado i de la membrana, [S]e, la concentración del lado e de la
membrana e I la corriente a través del canal.
De la ecuación 2 puede deducirse que a mayor voltaje aplicado y a mayor gradiente de
concentración, dado por la diferencia entre Si y Se, mayor será la corriente IS.
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En la Fig. 6 se puede observar un
esquema de los registros esperados
luego de imponer distintos voltajes.
Fig. 6. Esquema de los registros eléctricos
esperados a distintos voltajes. Se observa la
corriente en función del tiempo para distintos voltajes.
La letra C indica el estado cerrado del canal, y la letra
A indica el estado abierto. La diferencia entre A y C,
determinar la amplitud de corriente que pasa por canal,
que se indica a la izquierda de los trazados en pA. El
voltaje aplicado se indica arriba de cada trazado.
Así, cuando la fuerza que impulsa el movimiento aumente, en la Fig. 6 dada por el
aumento del V aplicado, mayor será la corriente registrada.
Existirá un potencial donde la fuerza eléctrica se compense con la fuerza química (estado
en el cual el ión S está en equilibrio a través de la membrana), dando así un flujo (J) neto
de iones nulo. Debido a que J se relaciona con la corriente I según:
J=
I
zF
(3)
Se puede deducir que cuando el ión alcance el estado de equilibrio termodinámico, la
corriente registrada será igual a cero. El potencial al cual se alcanza dicho equilibrio se lo
conoce como potencial de reversión o potencial de equilibrio del ión S (ES) que se puede
obtener mediante la ecuación de Nernst:
ES =
RT  [ S ] e
ln
zF  [ S ]i



(4)
Que puede aproximarse a 30°C y utilizando logaritmos decimales como:
ES =
 [ S ]e
− 60 mV
log 
z
 [ S ]i



(5)
Es importante destacar que ES, no siempre será cero como comúnmente se piensa. Para
ello, se debe recordar que el potencial al cual un ión dado se encuentra en equilibrio
termodinámico (potencial de reversión ó ES) será aquel que provoque una fuerza eléctrica
tal que compense la fuerza producto del gradiente químico. Así, el caso especial en el cual
ES es igual a cero ocurre cuando el ión se encuentra a iguales concentraciones a ambos
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lados de la membrana. Por ejemplo, supondremos que un ión monovalente se encuentra
en una concentración 150 mM en ambos lados:
 150 mM
E S = −60 mV log 
 150 mM

 = 0 mV

(6)
Sin embargo, si ahora pensamos por ejemplo en un ión monovalente distribuido en
concentraciones 150 mM de un lado de la membrana y 15 mM al otro lado, el ES será
necesariamente, distinto de cero:
 150 mM
E S = −60 mV log 
 15 mM

 = −60 mV

(7)
En la Fig. 6 se puede observar un ejemplo en el que se deduce que la relación de
concentraciones a ambos lados de la membrana debe ser distinta de uno (es decir, distinta
de [S]i = [S]e). Obsérvese, que a 10 mV, la corriente a través del canal y por ende, el flujo
neto, es igual a cero. De este modo, se puede ver experimentalmente que el potencial de
reversión es igual a 10 mV. Con este conocimiento, y suponiendo un ión monovalente,
podríamos predecir cuál es la distribución iónica a un lado y otro de la membrana:
 [ S ]e
E S = −60 mV log 
 [ S ]i
 [ S ]e
log 
 [ S ]i

 = 10 mV

 10 mV
 =
 − 60 mV
10 mV
[ S ]e
= 10 −60 mV = 0.68
[ S ]i
(8)
La obtención de registros eléctricos a distintos potenciales, como los mostrados en la Fig. 6,
permite obtener ciertas características del canal como es su conductancia (g). Para obtener
información acerca de la g de un canal se grafican las I obtenidas en los registros en
función del V aplicado, de tal modo de obtener lo que se conoce como relaciones corrientevoltaje (I/V, Fig. 7):
8
Fig. 7. Relación I/V. A partir de los registros
eléctricos (Fig. 6), se pude graficar la relación de I vs.
V. La línea de tendencia negra indica la relación
predicha por la ecuación de GHK. Asumiendo
linealidad en la región de mayor pendiente (línea
roja), se puede obtener la conductancia g para un
canal a un ión dado, como la pendiente de la recta
indicada en rojo. La flecha negra indica el potencial de
reversión.
Se puede así obtener la conductancia
máxima de un canal a una especie
iónica dada, asumiendo linealidad en la
región de mayor conductancia (recta
roja en la Fig. 7). Dada la Ley de Ohm
(ecuación 1), y dado que 1/r es igual a la
conductancia g, la ecuación 1 puede reescribirse como:
I = gV
(9)
Nótese entonces, que la pendiente de la recta (línea roja, Fig. 7), será la conductancia.
Si la contribución al gradiente de potencial electroquímico por el gradiente químico es
cercana a cero, es decir que las concentraciones del ión que atraviesa el canal son iguales a
ambos lados, la relación I/V será lineal y
pasará por cero pA a cero potencial
eléctrico (Fig. 8).
Fig. 8. Relación I/V en ausencia de gradiente químico
de un ión. La línea de tendencia negra indica la relación
predicha por la ecuación de GHK para un ión en ausencia
de gradiente químico. En esta condición de ausencia de
gradiente, la relación es bien predicha por la Ley de Ohm
(ecuación 1 y adaptación en ecuación 9). La pendiente de
la recta, será la g. La flecha negra indica el potencial de
reversión, que como se espera en ausencia de gradiente
químico, es igual a cero.
De los registros de corriente también se puede calcular de forma sencilla cuál es la
cantidad de iones (en moles) que se transportan a través del canal en un tiempo dado. Para
ello, tomemos como ejemplo el registro de la Fig 9. El mismo muestra la corriente I en
9
función del tiempo. Si queremos saber
cuánta es la carga que pasa por el canal
durante un tiempo dado, basta con sacar el
área
encerrada
en
el
rectángulo
comprendido debajo de la línea de apertura
del canal:
Fig. 9: Cálculo de la carga transportada durante un
tiempo dado. Como se muestra la carga Q puede
calcularse asumiendo un área rectangular entre la línea de
cerrado y de abierto (base x altura), y sabiendo que la altura
del rectángulo será I (Q/t, siendo t el tiempo) y la base del
rectángulo, el tiempo t.
Se puede deducir entonces que el área (A) que queda encerrada (Fig. 9) es igual a:
A=
Q
t
t
(10)
lo que es igual a la cantidad de cargas Q que se transportan durante el tiempo t. Si
recordamos que la carga Q de un mol de electrones es 96500 C (constante de Faraday),
podremos calcular entonces el número de iones que se transportan mediante la ecuación
11:
> °moles de iones =
Q
ZF
(11)
Para un ión divalente, por ejemplo, será:
> °moles de iones =
Q
2F
(12)
Recordando la constante de Avogadro (1 mol = 6.02x1023 partículas), podremos saber
exactamente el número de iones que son transportados, mediante una regla de tres simple.
Conductancia de canal y conductancia total de membrana.
Hasta ahora, hemos descripto la corriente y la conductancia que puede obtenerse a través
de un canal único. Esto es válido siempre que en nuestros experimentos estemos
registrando solamente un canal. Muchas veces es necesario registrar la actividad de más
de un canal a la vez. De este modo, podremos medir una conductancia total (que
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llamaremos G) que será la contribución de todos los canales de un tipo presentes en la
membrana y que al igual que g seguirá la relación:
IT = G V
(13)
Siendo IT, la corriente total producto de la contribución de todos los canales presentes
También podremos establecer que, en aquellas situaciones donde exista más de un canal
abierto y conduciendo cargas en la membrana, la corriente total a través de misma será:
I T = Po n I
(14)
Siendo I, la corriente de canal único presentada en las secciones anteriores, n, el número de
canales abiertos y Po la probabilidad de abierto de dichos canales para las condiciones de
estudio.
Se puede escribir a la conductancia total G como:
G = Po n g
(15)
A continuación, se hablará en más detalle del significado de Po.
Probabilidad y canales
La probabilidad de que un suceso cualquiera ocurra, pueda calcularse como el número de
veces que ocurre respecto al total de casos posibles. Por ejemplo, la probabilidad de que
salga cara cuando lanzamos una moneda, está dada por la relación:
Pcara =
n°caras
n°caras
=
n°total de lanzamientos de la moneda n°caras + n°cecas
(16)
De modo análogo uno puede conocer la probabilidad de que un canal se encuentre abierto
o cerrado. Para ello, se buscar un registro representativo, y se calcula el tiempo que
permanece abierto o cerrado respecto del tiempo total del registro (Fig. 10). La suma de
todos los tiempos en el que el canal permanece abierto (líneas violetas) dará el tiempo de
abierto, mientras que la suma de todos los tiempos en que el canal permanece cerrado
(líneas verdes) dará el tiempo de cerrado. Así, la probabilidad de apertura PO y la
probabilidad de cerrado Pc se calculan respectivamente como:
PO =
tiempo abierto
tiempo total
11
PC =
tiempo cerrado
tiempo total
(17)
Algunos canales se caracterizan porque la probabilidad de apertura depende del voltaje
(es decir, al variar el voltaje, varía la probabilidad de encontrar el canal abierto). A estos
canales se los conoce como canales voltaje dependientes (que no es lo mismo que canales
activados por voltaje).
Fig. 10. Registro de corriente en función del tiempo para un canal. Se marca en violeta el tiempo que permanece
abierto, en verde, el tiempo que permanece cerrado y en rojo el tiempo total del registro.
Canales activados por voltaje
Las características estructurales de los canales iónicos que se muestran en las Figs. 1 y 2,
pertenecen a esquemas generales. Muchos canales tienen en su secuencia de aminoácidos,
regiones capaces de ser reguladas por distintos ligandos, por cambios de presión,
temperatura y uno de los más conocidos, el voltaje. Algunos canales iónicos tienen en su
estructura una región conocida como región sensora de voltaje. Esta región comprende
una secuencia de aminoácidos cargados, que tienen la capacidad de sensar un campo
eléctrico, y así, cambiar el estado de conformación de la proteína. Aquellos canales que
comparten esta característica se los conoce como canales activados por voltaje. Es de
destacar que esta característica no es lo mismo que la voltaje dependencia, mencionada
anteriormente, en otras palabras, no todos los canales voltaje dependientes son activados
por voltaje. Sin embargo, aquellos canales que son activados por voltaje, son
necesariamente voltaje dependientes (existen voltajes donde su PO es cero, y otros voltajes
a los que su PO es distinto de cero). Ejemplos de estos canales son, los canales de K+, de Na+
y de Ca2+ involucrados en el potencial de acción neuronal y muscular.
Los canales activados por voltaje se caracterizan por pasar a una conformación abierta una
vez que un determinado potencial es impuesto a la membrana, cada canal tendrá su
potencial de activación. Por ejemplo, los canales de Na+ activados por voltaje, se abren
cuando la membrana es despolarizada (cuando alcanza aproximadamente -60 a -50 mV).
De este modo los canales se abren rápidamente. Los canales de K+ involucrados en el
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potencial de acción también se abren a un potencial similar al de los canales de Na+
activados por voltaje, con la diferencia, de que su cinética de apertura es mucho más lenta,
y por ello el aumento de la conductancia al K+ se observa cuando el potencial de acción ya
ha avanzado en el tiempo. Los canales de Ca2+, que están involucrados fundamentalmente
en el potencial de acción cardíaco, se abren entre -40 a -10 mV (dependiendo del subtipo),
produciendo el enlentecimiento de la repolarización, y dando lugar a lo que se conoce
como la fase de meseta.
Características estructurales de los canales de Na+ y Ca2+ activados por voltaje
Fig. 11. Estructura general de los canales de Na+ y Ca2+ activados por voltaje. Se observa que estructuralemente
ambas familias de canales constan de 4 dominios, conformadas por seis dominios transmembranales.
Los canales de Na+ y Ca2+ involucrados en el potencial de acción, están conformados por 4
zonas llamadas dominios. Cada uno de estos dominios se forma de 6 segmentos
transmembranales (S1 a S6, Fig. 11). La región del poro, es decir aquella que da lugar al
paso de los iones, se encuentra comprendida entre los segmentos S5 y S6. El segmento S4
conforma la región sensora del potencial, que le confiere la característica de ser activados
por voltaje. Particularmente para el canal de Na+, la secuencia de aminoácidos que se
encuentra entre los dominios III y IV, conforma lo que se conoce como la región de
inactivación del canal. Esta inactivación es la característica que permite dividir al potencial
de acción en dos regiones claramente marcadas: el período refractario absoluto y el
período refractario relativo. Para comprender esto, se debe mencionar que hasta ahora
hemos hablado sólo de canales que oscilan entre dos estados: en estado abierto y un estado
cerrado. Sin embargo, muchos canales se alejan de esta cinética simple, y oscilan entre más
de dos estados conformacionales. Por ejemplo, el canal de Na+, oscila al menos entre tres
estados: abierto, cerrado, e inactivo (Fig. 12).
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Fig. 12. Esquema de un canal que oscila entre tres estados
conformacionales, C = cerrado, A, = abierto, I = inactivo. k1, k-1, k2, k-2,
k3 y k-3, representan las constantes de velocidad de pasaje entre un estado
y otro, como se indica en la figura.
Si bien tanto el estado cerrado como el inhibido son estados no conductivos, es decir, que
la corriente a través del canal es cero, sus propiedades cinéticas son distintas y no serán
estudiadas en detalle en este curso. Sin embargo, en el caso particular del canal de Na+, se
mostrarán de modo esquemático, los estados a través de los cuáles oscila el canal durante
el potencial de acción. Es estado de reposo, el canal se Na+ activable por voltaje se
encuentra cerrado (Fig. 13). Cuando se impone un estímulo umbral, el canal de Na+ abre
su compuerta de activación dando lugar a la fase de despolarización. Posterior a esto, el
canal se inactiva, cerrando su compuerta de inactivación. Mientras que los canales de Na+
permanezcan inactivos, ningún estímulo podrá hacer que el potencial de acción vuelva a
ocurrir (período refractario absoluto). En la medida que transcurre el tiempo, el canal de
Na+ pasa de nuevo al estado cerrado. En este estado, estímulos mayores al estímulo
umbral podrán desencadenar un nuevo potencial de acción (período refractario relativo).
Cuando todos los canales vuelvan a su estado cerrado, el canal vuelve a su conformación
de reposo, estando listo para el inicio de un nuevo potencial de acción.
Fig. 13. Esquema de las conformaciones del canal de Na+ durante el potencial de acción.
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Características estructurales de los canales de K+ activados por voltaje
Fig. 14. Estructura general de los canales de K+ activados por voltaje. Se observa que el canal está compuesto por 4
monómeros, conformadas cada uno de ellos por seis dominios transmembranales.
Los canales de K+ involucrados en el potencial de acción, están conformados por 4
monómeros. Cada uno de estos monómeros está formado a la vez por 6 segmentos
transmembranales (S1 a S6, Fig. 14). La región del poro se encuentra comprendida entre
los segmentos S5 y S6, al igual que los canales de Na+ activados por voltaje. El segmento S4
conforma la región sensora del potencial, que le confiere la característica de ser activados
por voltaje. A diferencia de los canales de Na+, su cinética de activación es más lenta, pero
no se ha demostrado que tengan un estado inactivo. Estos canales son los responsables de
la fase de repolarización del potencial de acción. Topológicamente, se puede imaginar al
canal como se esquematiza en la Fig. 15.
Fig. 15. Esquema de un canal de K+ o de Na+, visto desde
arriba. Se puede ver que los 4 dominios o los 4 monómeros (según
sea el canal de Na+, o el de K+) se ensamblan en una estructura
con los segmentos S5 y S6 hacia la región media, formando el poro
del canal. El sensor de voltaje queda encerrado en la porción
central de cada dominio o de cada monómero.
Hay distintos tipos de canales en función de su mecanismo de activación
Si bien los canales iónicos van a ocasionar el movimiento iónico de los iones mas
importantes, hay varias familias de ellos, que se describen en función de la manera
en que van a ser activados o estimulados para su función. Todo canal,
independiente de su familia de origen, o de su manera de activación, una vez
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activado, fluctuara como se viera anteriormente, y permitirá el pasaje iónico como
le es característico a esa especie de canal. Aun así, los canales iónicos son inducidos
a funcionar (activación), por distintos medios. Hay canales que se activan por
cambios en el campo eléctrico de la membrana celular, que son conocidos como
canales activables por voltaje, y hay otros que se activan por ligado de un ligando
(hormona, neurotrasmisor, segundo mensajero, etc), que se conocen también como
receptores, aunque sean canales (eg, serotonina, acetilcolina, glicina, purinérgicos,
etc). Hay aun otros canales que responden con activación, a partir de estímulos
mecánicos de la membrana, ya sea tanto por cambios geométricos en la misma, la
composición de los lípidos, estiramiento, o modificaciones en el citoesqueleto al
que estarían acoplados.