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Canales iónicos, comunicación de la célula con el medio ambiente
( Publicado en Revista Creces, Junio 1985 )
Se trata de proteínas presentes en las membranas biológicas que además captan estímulos ambientales mediante receptores y los transmiten eléctrica y químicamente. El caracol de mar Aplysia, con sus neuronas de gran tamaño, ha ayudado poderosamente a los neurobiólogos a que entiendan elpapel que cumplen estos canales.
La célula está separada de su medio ambiente por una película finísima compuesta principalmente de lípidos (grasas) y proteínas. Esta membrana de aproximadamente 0,000001 centímetro de espesor está formada por gran cantidad de moléculas de lípidos, dispuestos formando una doble capa (bicapa), en la cual navegan o están ancladas las proteínas. La bicapa de lípidoses una estructura relativamente impermeable moléculas solubles en agua, y tal propiedad permite retener dentro de la célula componentes vitales, tales como los aminoácidos (los "ladrillos" que forman el edificio de las proteínas), los azúcares y los iones. Sin embargo, por la misma razón que evita la salida de este de moléculas, impide la difusión de ellas hacia la célula. Dadas estascaracterísticas de la bicapa de lípidos nos vemos forzados a suponer que la comunicación de la célula con su medio externo y la comunicación intercelular se realiza través de proteínas contenidas en la membrana. Existe un gran numero de procesos fisiológicos celulares que van desde la conducción nerviosa hasta la fertilización del huevo que están basados en la difusión pasiva de los iones. En estos casos unaclase de proteínas, denominadas canales iónicos, catalizan o aceleran el intercambio de ellos entre la célula y el medio. B. Hille escribe al
respecto (1984):

"Sensibles, pero potentes amplificadores, los canales iónicos perciben el sonido de la música de cámara, guían el pincel del artista y generan las potentes descargas que produce la anguila eléctrica. Son ellos los que le dicen alParamecium que debe retroceder desde chocar con un obstáculo y son ellos los responsables de que las hojas de la Mimosa se cierren."

Estas proteínas están ampliamente distribuidas en el mundo biológico y se encuentran en las membranas de procariotes (seres vivos con células sin núcleo y eucariotes (con células que poseen núcleo).Los canales iónicos son - por lo tanto- proteínas estructurales de lasmembranas biológicas capaces de comunicar el medio intracelular con el extracelular y han evolucionado de manera tal que no sólo catalizan el paso de los iones a través de las membranas biológicas sino que, muchos de ellos son, al igual que las enzimas, específicos para un ión determinado. Es así hablamos de canales de sodio, de potasio, de calcio, etc. Los canales de potasio del nervio, por ejemplo,dejan pasar el ión potasio de una manera cien veces más eficiente que el ión sodio. Los canales de potasio son entonces cien veces más permeables al potasio que al sodio y esta propiedad recibe el nombre de selectividad iónica. No debemos mirar, sin embargo, estas entidades como simples poros acuosos selectivos y estáticos que transportan iones a enormes velocidades (100 millones de iones porsegundo). 

Estas proteínas son también capaces de captar estímulos del medio ambiente mediante receptores y sufrir cambios estructurales que permiten que este mensaje se transmita a toda la célula y a células vecinas. En ausencia del estímulo o mensaje los canales son impermeables a los iones y en la jerga de los biofísicos se dice que el canal está cerrado. Cuando el estímulo se hace presente laproteína sufre un cambio estructural que da como resultado un canal abierto por el cual pueden circular los iones. Este proceso es reversible y por lo tanto lo podemos escribir como una reacción química de la forma:
estímulo


Canal abierto  Canal cerrado


A continuación presentamos un ejemplo que da una idea del importante papel que juegan los canales en algunos procesos fisiológicos....