Difusion De Iones a Trves De Las Membranas

La difusión de iones a través de las membranas.
La bicapa de lípidos que constituye el centro de las membranas biológicas es impermeable a las sustancias con carga eléctrica, incluidos iones pequeños como Na+, K+, Ca2+ y Cl- . Aun así el movimiento (conductancia) de estos iones a través de las membranas tiene una función esencial en múltiples actividades celulares, incluidas la formación de ypropagación de un impulso nervioso, secreción de sustancias hacia el espacio celular, contracción muscular, regulación del volumen celular y la abertura de estomas en las hojas de las plantas.
En 1995, Alan Hodgkin y Richard Keynes de la Cambridge University propusieron por primera vez que las membranas celulares contenían canales iónicos, es decir, aberturas en la membrana que son permeables aiones específicos. A finales del decenio de 1960 y en el de 1970, Bertil Hille de la University of decenio Wasbington y Clay Armstrong de la University of Pennsylvania empezaron obtener evidencia de la existencia de estos canales.
La “prueba” final surgió del trabajo de BErt Sakmann y Erwin Neher del Insituto Max Planck, de Alemania a finales del decenio de 1970 y en el de 1980 desarrollarontécnicas para vigilar la corriente iónica que pasa por un solo canal iónico.
Lo lograron con micro pipetas muy finas con electrodos hechas de vidrio pulido que se colocan en la superficie externa de la célula y sellan la membrana por succión. Así puede mantenerse el voltaje a través de la membrana (fijarse) en cualquier valor particular y se pude medir la corriente que se origina en el pequeño parchede membrana rodeado por la pipeta. Estos estudios fundamentales marcaron las primeras investigaciones exitosas de las actividades de las moléculas individuales de proteína. Ahora, los biólogos ya identificaron una variedad asombrosa de canales iónicos, cada uno formado por proteínas de membrana que rodean un poro acuoso central. Como podría haberse dicho, las mutaciones en los genes que codificancanales iónicos tienen la capacidad de causar muchas enfermedades graves.
Casi todos los canales iónicos son muy selectivos y sólo permiten el paso de un tipo particular de iones por el poro.
Como sucede con la difusión pasiva de otros tipos de solutos a través de las membranas, la difusión de iones a través de un canal siempre es “colina abajo”, es decir, de un estado de mayor energía a unestado de menor. La mayoría de los canales iónicos que se han identificado puede encontrarse en su conformación abierta o cerrada; se dice que estos canales son controlados por una especie de compuerta (o simplemente controlados). La abertura y cierre de puertas están sujetos a la regulación fisiológica compleja y pueden inducirse con diversos factores, según sea el canal particular. Las doscategorías principales de los canales con puerta son las siguientes:
1. Canales abiertos por voltaje, cuya conformación depende de la diferencia de la carga iónica a los dos lados de la membrana.
2. Canales abiertos por ligando, cuya formación depende de la unión con una molécula específica (el ligando), que casi nunca es el soluto que pasa por el canal. Algunos canales abiertos por ligando se abren(o cierran) después de la unión con una molécula externa al canal; otros se abren (o cierran) después de la unión de un ligando con la superficie interna del canal. Por ejemplo, los neurotransmisores como la acetilcolina actúan en la superficie externa de ciertos canales catiónicos, mientras que ciertos nucleótidos, como el cAMP, actúan sobre la superficie interna de ciertos canales iónicos parcalcio.
3. Canales controlados mecánicamente, cuyo estado conformacional depende de fuerzas mecánicas que se aplican a la membrana. Por ejemplo los miembros de una familia de canales catiónicos son abiertos por los movimientos de esterocilios en las células pilosas del oído interno en respuesta a sonido o movimientos de la cabeza.

Defectos en los canales iónicos y transportadores como...