Los canales transmembrana , también llamados canales de membrana , son poros dentro de una bicapa lipídica . Los 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 los orgánulos, incluidos el núcleo , el retículo endoplásmico , el aparato de Golgi , las mitocondrias , los cloroplastos y los lisosomas . [2]
Los canales transmembrana se diferencian 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 tamaño y carga iónica. Los canales realizan transporte pasivo de materiales también conocido como difusión facilitada . Los transportadores pueden realizar transferencias de materiales pasivas o activas, mientras que las bombas requieren energía para funcionar. [3]
Hay varios modos mediante los cuales operan los canales de membrana. El más común es el canal controlado que requiere un disparador, como un cambio en el potencial de membrana en los canales activados por voltaje, para desbloquear o bloquear la apertura del poro. Los canales dependientes de voltaje son fundamentales para la producción de un potencial de acción en las neuronas que da como resultado un impulso nervioso. Un canal activado por ligando requiere una sustancia química, como un neurotransmisor , para activar el canal. Los canales controlados por tensión requieren que se aplique una fuerza mecánica al canal para su apertura. Las acuaporinas son canales dedicados al movimiento del 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 cargados positivamente (sodio, potasio, calcio, hidrógeno y magnesio) e iones cargados negativamente (cloruro) y pueden ser canales controlados o controlados por ligando. Uno de los canales iónicos mejor estudiados es el canal iónico de potasio . El canal de iones de potasio puede permitir un movimiento rápido de iones de potasio y al mismo tiempo ser selectivo contra el sodio. Utilizando datos de difracción de rayos X y cálculos de modelos atómicos, una estructura probable del canal consiste en una serie de hélices alfa de proteínas que forman un poro en forma de reloj de arena con el punto más estrecho a medio camino a través de la bicapa lipídica de la membrana. Para moverse a través del canal, los iones de potasio deben desprenderse de su matriz acuosa y entrar en un filtro de selectividad compuesto de oxígenos de carbonilo. Los iones de potasio pasan a través de un átomo a la vez a lo largo de cinco sitios de unión de cationes (iones con carga positiva) diferentes. [5]
Las enfermedades causadas por el mal funcionamiento de los canales iónicos incluyen la fibrosis quística, donde el canal para el ion cloruro no se abre o falta 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 provoca los síntomas típicos de la enfermedad. Otros trastornos resultantes del mal funcionamiento de los canales iónicos incluyen formas de epilepsia , arritmia cardíaca , ciertos tipos de parálisis periódica y ataxia . [6]