Receptores de Canales Iónicos

Receptores de canales iónicos: Definición de canal iónico biología

Los canales iónicos son proteínas de canal incrustadas en la membrana plasmática. Estos canales iónicos facilitan el movimiento de los iones a través de la membrana actuando como canales cerrados que se abren y cierran en respuesta a determinados estímulos. Estos estímulos suelen ser de naturaleza química o eléctrica.

Receptores de canales iónicos: ¿Qué es la señalización celular?

La señalización celular La señalización celular es el proceso por el que una célula responde a mensajes de su entorno externo a través de receptores proteicos. El proceso de señalización celular se inicia cuando una molécula señalizadora llamada ligando se une a un receptor proteico que se encuentra en el interior o en la superficie de la célula diana. La señalización celular da lugar al inicio de una función celular específica, como la división y la muerte celular.

Existen dos tipos generales de receptores celulares: los internos y los de la superficie celular.

• Losreceptores internos (también conocidos como receptores citoplasmáticos o intracelulares) se encuentran en el citoplasma. Los receptores internos se unen a ligandos hidrófobos (o no polares), como las hormonas esteroideas. A diferencia de los receptores de la superficie celular, los receptores internos pueden viajar a través de la membrana plasmática.

• Los receptores de la superficiecelular -incluidoslos receptores ligados a canales iónicos- atraviesan la membrana plasmática, de modo que cada receptor tiene regiones extracelulares, transmembrana y citoplasmáticas o intracelulares. A diferencia de los receptores internos, los receptores de la superficie celular unidos a ligandos no necesitan entrar en la célula. En cambio, sus señales extracelulares deben convertirse en señales intracelulares en un proceso denominado transducción de señales.

¿Cuál es la definición de receptores ligados a canales iónicos en biología?

Los receptores ligados a canalesiónicos son un tipo de receptores de la superficie celularque, alunirse a un ligando, cambian de forma de modo que se forma un canal a través de la membrana plasmática, permitiendo el paso de iones específicos (Fig. 1) .

Fig. 1. Una vez que un ligando se une a un receptor de canal iónico, las proteínas del canal cambian de forma, permitiendo el paso de iones.

Los receptores ligados a canales iónicos tienen una gran región que abarca la membrana, lo que les permite crear un canal. La mayoría de los aminoácidos de la región que atraviesa la membrana son hidrófobos, por lo que pueden interactuar con las colas de ácidos grasos de los fosfolípidos que constituyen el centro de la membrana plasmática. Por otra parte, los aminoácidos que recubren el interior del canal tienden a ser hidrófilos y polares, por lo que el agua o los iones pueden atravesarlo.

La activación de los canales iónicos puede subdividirse en dos categorías generales basadas en el estímulo iniciador: la unión al ligando y el voltaje de membrana.

¿Cuál es el mecanismo de apertura y cierre de los receptores de canales iónicos activados por ligando y por voltaje?

Cuando un ligando se une a la zona extracelular del receptor del canal iónico activado por ligando, la proteína del canal utiliza el trabajo mecánico para reconfigurar su estructura, lo que le permite cambiar entre un estado abierto o cerrado, permitiendo o bloqueando así el movimiento de iones como el Na+ o el Ca2+.

A diferencia de los canales activados por ligando, los canales activados por voltaje (también conocidos como canales iónicos dependientes de voltaje) se abren o cierran en respuesta al voltaje de la membrana. Los canales iónicos dependientes de voltaje tienen una región integral de " sensor de voltaje" de membrana en cada una de sus subunidades. Un sensor de voltaje tiene la capacidad de convertir la energía almacenada en el campo eléctrico de la membrana en energía mecánica para cambiar entre los estados abierto y cerrado.

La distinción entre canales iónicos activados por ligando y activados por voltaje se reduce al tipo de interacción entre los dominios de activación y de poro: electromecánica (activados por voltaje) o quimiomecánica (activados por ligando).

Ejemplo 1 de receptores ligados a canales iónicos: canales iónicos de sodio y calcio activados por ligando y por voltaje

Los canales iónicos de sodio(Na+) y calcio (Ca2+ )son miembros de una familia de canales iónicos llamados canales catiónicos tetraméricos .

Los canales catiónicos tetraméricostienen cuatro regiones de membrana que rodean un canal central selectivo para determinados cationes. Se cree que la selectividad de los cationes esuna propiedad intrínseca de la estructura del "poro". Esta selectividad se debe a los aminoácidos cargados que recubren el poro del canal, que puede actuar como sensor de voltaje para los cambios de voltaje de la membrana. Como los dominios de compuerta están unidos al poro, los canales catiónicos tetraméricos tienen la capacidad de "compuerta".

En las células nerviosas, musculares y otras células eléctricamente excitables, los canales desodio dependientes de voltaje se abren cuando el potencial de membrana de su entorno se despolariza, permitiendo el flujo de iones de sodio positivos hacia el interior de la célula, en la dirección del gradiente electroquímico (es decir, de la región de mayor a menor concentración de soluto y energía). La señal eléctrica transmitida a través de este proceso puede dar lugar a un potencial de acción que posteriormente se transforma en una respuesta celular, como la liberación de neurotransmisores. En cuestión de milisegundos, estos canales de sodio se inactivan, restableciendo la conductancia del sodio a niveles próximos a los basales.

Los canales de sodio dependientes del voltaje tienen dos puertas: una puerta de activación que depende del voltaje y una puerta de inactivación que depende del tiempo.

• Cuando se abre la puerta activadora, los iones de sodio pueden entrar y despolarizar la célula. Independientemente del estado de la puerta de activación, cuando se cierra la puerta de inactivación, se detiene la entrada de iones de sodio.

• Estas dos puertas trabajan juntas para garantizar el control de la despolarización: tras unos milisegundos, los canales de sodio dependientes de voltaje se inactivan, deteniendo el flujo de sodio aunque persista la estimulación. El canal permanecerá cerrado hasta que la célula se repolarice a un voltaje umbral que varía según el tipo de célula.

Asimismo, muchos tipos de células excitables activan canales de calcio activados por voltaje, que transportan calcio al interior de las células, iniciando una amplia gama de funciones fisiológicas como la contracción, la neurotransmisión, la secreción y la transcripción de genes. Las corrientes de calcio se detectaron por primera vez en el músculo cardíaco, donde la despolarización tiende a activar los canales selectivos de calcio activados por voltaje. Esto explica por qué los bloqueantes convencionales de los canales de calcio se utilizan normalmente para tratar problemas cardiovasculares como la arritmia cardiaca y la hipertensión.

Ejemplo 2 dereceptores ligados a canales iónicos: receptores y sentido del gusto en humanos

Las células receptoras de los mamíferos responsables del sentido del gusto son básicamente células epiteliales modificadas que se organizan en papilas gustativas diseminadas por toda la lengua y la boca. Resulta que los cinco tipos de sabor (p. ej., amargo, salado, dulce, ácido, umami) tienen sus correspondientes receptores en la superficie celular. Cada receptor responde a un estímulo específico llamado degustante. Los cinco sabores se transmiten a través de diversos mecanismos que reflejan la composición molecular del degustante.

Los saboresdulce, umami y amargo requieren cada uno uno uno o más genes que codifiquen para receptores acoplados a proteínas G (GPCR).

En cambio, los receptores de canales iónicos del sabor agrio pertenecen a la familia de las proteínas termorreceptoras (TRP). Las proteínas TRP del receptor agrio forman un canal iónico en la membrana plasmática de la célula gustativa. Cuando un ácido u otra sustancia de sabor agrio se une al receptor, hace que el canal iónico cambie de forma y éstas aumenten las concentraciones de iones hidrógeno (H+) en las células gustativas, lo que las despolariza y excita.

Y como cabría esperar, el receptor de los saboreadores salados resulta ser un canal de sodio que detecta sales sódicas como el cloruro sódico (también conocido como sal de mesa).