tesis

An. R. Acad. Nac. Farm., 2004, 70: 9-31

Los poros y los canales iónicos regulan
la actividad celular
JUAN TAMARGO MENÉNDEZ
Académico de Número de la Real Academia Nacional de Farmacia

«Los canales iónicos son las proteínas responsables de la generación y orquestación de las señales eléctricas que atraviesan el cerebro
que piensa, el corazón que late y el músculo que se contrae».Ackerman MJ et al. (1)
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido el Premio
Nobel de Química 2003 a los Profesores Roderick MacKinnon por
sus trabajos sobre «la estructura de los canales iónicos» y Peter
Agre por «el descubrimiento de los canales para el agua o acuaporinas». Peter Agre (1949) se graduó en Química en Augsburg en
1970 y, en la actualidad, es profesor del Departamento deBioquímica y director del programa de grado en Medicina Molecular y
Celular en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. Roderick MacKinnon (1956), se graduó en Bioquímica por la
Universida de Brandeis y en Medicina por la Universidad de Tufts,
es investigador del Howard Hughes Medical Institute y profesor de
Neurobiología Molecular y Biofísica en la Universidad Rockefeller
de NuevaYork. Los estudios de ambos investigadores nos han
permitido comprender la estructura y función de los canales de K+,
Cl- y agua, cómo se mueven los iones y las moléculas de agua a
través de las membranas celulares, cómo se generan y propagan las
señales eléctricas, el mecanismo de acción de numeroso fármacos
ampliamente utilizados en la clínica o comprender como los riñones recuperan el 99%del agua filtada por el glomérulo renal. A
continuación analizaremos las principales contribuciones de estos
investigadores.
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J. TAMARGO MENÉNDEZ

AN. R. ACAD. NAC. FARM.

CANALES IÓNICOS: DEFINICIÓN Y FUNCIÓN
La membrana celular es una barrera que separa dos medios acuosos de distinta composición, el extracelular y el intracelular, regulando su composición. Los iones son moléculashidrofílicas inmiscibles
en los lípidos de la membrana y que para atravesarla requieren de
mecanismos específicos de transporte. En algunos casos, los iones
pasan a través de poros hidrofílicos denominados canales iónicos y,
en otros, se transportan a favor de su gradiente de concentración
uniéndose a proteínas transportadoras o carriers; ambos sistemas de
transporte son pasivos y, por tanto,no consumen energía. Otras
veces, el transporte iónico se realiza contra un gradiente electroquímico, desde la zona más diluída a la más concentrada, utilizando
unas proteínas denominadas bombas iónicas. Esta forma de transporte es activa y requiere el consumo de energía procedente del
metabolismo energético celular.
Sin embargo, los canales iónicos no son simples poros acuosos
conductores,sino que desarrollan 3 funciones fundamentales (2,3):
a) Permiten el flujo de iones a su través a una velocidad muy
superior a la de cualquier otro sistema biológico (108 iones/seg frente
a 103 iones/seg que mueve un transportador o una ATPasa con función de bomba iónica). El flujo de iones que atraviesa cada canal
puede medirse como una corriente eléctrica, que puede producir
rápidos cambiosen el potencial de membrana.
b) Son capaces de discriminar qué iones pasan a su través, es
decir, que presentan selectividad iónica.
c) En respuesta a un estímulo, las proteínas del canal son capaces de adoptar diversos estados conformacionales. En general, existe
un estado conductor (estado abierto, que permite el paso de iones a
su través) y dos no-conductores (estados inactivo y de reposo).A
nivel del potencial de reposo celular, la probabilidad de apertura de
algunos canales es mínima, es decir, que sólo un reducido número
de canales puede abrirse al azar, pero sí pueden abrirse en respuesta
a un estímulo adecuado. La despolarización celular aumenta la probabilidad de apertura del canal, pero si la despolarización se mantiene, la probabilidad de apertura disminuye como...