I canali ionici. I canali ionici sono proteine presenti nelle membrane che consentono il passaggio degli ioni.

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Aloisio Motta
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1 I canali ionici I canali ionici sono proteine presenti nelle membrane che consentono il passaggio degli ioni. I canali ionici possono essere molto selettivi (i canali per il Na + fanno passare quasi esclusivamente solo il Na + ) o poco selettivi (i canali cationici fanno passare Na +, K+, Ca 2 ) I canali ionici, quando si aprono, fanno passare gli ioni, ma questi i si muovono secondo il potenziale elettrochimico I canali ionici possono assumere tre conformazioni o stati: 1) Conformazione aperta: gli ioni possono passare 2) Conformazione chiusa: gli ioni non possono passare ma il canale può aprirsi 3) Conformazione inattivata: gli ioni non possono passare ma il canale non può aprirsi Quali stimoli aprono i canali? Il potenziale di membrana Molecole chimiche (l acetilcolina, per esempio) Stimoli meccanici

2 W

3 I canali ionici voltaggio-dipendenti I canali per il Na + voltaggio-dipendenti: sono canali presenti nella membrana plasmatica permeabili selettivamente al Na +. Il loro stato (aperto, chiuso, inattivato) è una funzione probabilistica del potenziale di membrana. Frazione di canali aperti 1 0 Frazione di canali chiusi V (mv) V (mv) Frazione di canali inattivati 1 0 V m = -100? V m = 0? V (mv)

4 Frazione di canali aperti Frazione di canali chiusi Frazione di canali inattivati V (mv) V (mv) V (mv) Il ciclo dei canali al Na + Se vado a 0 mv tutti i canali passano nello stato aperto Se resto a 0 mv per circa 1 ms, tutti i canali da aperti passano ad inattivati A -100 tutti i canali sono chiusi, nessun canale è inattivato A -60 mv il 30% è aperto, il 30% è chiuso, il 40% è inattivato. Se vado a -100 mv, quanti canali sono aperti? Se vado a 0 mv, si aprono tutti i canali che possono aprirsi. Se ripolarizzo, dopo qualche ms i canali inattivati vanno nello stato chiuso

5 I canali al K + voltaggio-dipendenti Ci sono molti tipi di canali al K + voltaggio-dipendenti, che si che si aprono in seguito a depolarizzazione (ma c è un importante canale che si apre iperpolarizzando) Ci sono canali al K + detti delayed (ritardati): se vado a 0 mv i canali passano nello stato aperto, ma sono più lenti ad aprirsi dei canali al Na+. Questi canali si inattivano lentamente. I canali al K + hanno tendenze suicide, perchè la loro apertura ripolarizza la cellula e tende a chiudere i canali.

6 Esistono molti tipi di canali al K + voltaggio-dipendenti, che si aprono quando la membrana si depolarizza. Qui citiamo un canale che si apre quando la membrana si iperpolarizza. Si chiama inward rectifier, cioè rettificatore in entrata. Ricordo che E K =-100 mv. Il canale conduce fino a circa -60 mv. A potenziali più depolarizzati il canale non conduce. Jan 100 I mv ratio s -100

7 Depolarizzazione soglia per evocare il PdA?

8 Canali al Ca 2+ voltaggio-dipendenti Esistono molti tipi di canali al Ca 2+ voltaggio-dipendenti, tutti attivati dalla depolarizzazione. Sono diversi per : la sensibilità ai farmaci l entità della depolarizzazione necessaria per aprirli la rapidità con cui si inattivano (secondi decine di ms) La cellula può avere o non avere canali al Ca 2+ voltaggio-dipendenti. Ciascun tipo di cellula che ha canali al Ca 2+ voltaggio-dipendenti ha la sua dotazione personale di canali ( in generale, ciascun tipo di cellula ha la sua dotazione personale di canali al Na +, al Ca 2+, etc).

9 Canali ionici operati chimicamente Vi sono canali ionici che si aprono quando interagiscono con una molecola detta ligando. Questi canali hanno un sito di alta affinità per il ligando. L interazione cambia la conformazione della proteina ed il canale si apre. Il canale si comporta in modo stocastico, cioè probabilistico, come i canali operati dal voltaggio (abbiamo una Popen, Pclosed, etc). I più diffusi canali ionici operati chimicamente sono: 1. Canali ionici aperti dall Acetilcolina 2. Canali ionici aperti dall acido glutammico 3. Canali ionici aperti dall acido γ-aminobutirrico

10 Canali ionici aperti dall Acetilcolina Un po di farmacologia I recettori prendono il nome dalla molecola fisiologica con cui interagiscono. Per esempio, i recettori colinergici sono attivati fisiologicamente dall acetilcolina. Esistono più tipi di recettori colinergici: una prima suddivisione è in 1. Recettori nicotici (recettori colinergici operati anche dalla nicotina, sostanza non fisiologica). Sono canali ionici aperti anche dalla nicotina ed inibiti dal curaro 2. Recettori muscarinici (recettori colinergici operati anche dalla muscarina, sostanza non fisiologica). Sono canali ionici aperti anche dalla muscarina ed inibiti dall atropina (agiscono tramite secondi messaggeri) I recettori nicotinici e muscarinici possono poi essere suddivisi in sottoclassi distinguibili farmacologicamente I recettori colinergici sono stati poi sequenziati, classificati secondo la loro struttura e sottoposti all analisi struttura-funzione. Accando alla classificazione in base alle proprietà farmacologiche sono perciò possibili classificazioni in base alla sequenza aminoacidica.

11 Vi sono due tipi di recettore-canale operato dall acido glutammico: Il tipo non attivato dall NMDA (N-metil-diaspartato), un canale permeabile al Na + ed al K +. Il tipo attivato dall NMDA, permeabile al Na + ed al K +, ma anche al Ca 2+. Necessita della Glicina per essere aperta (la Glicina è sempre presente in condizioni fisiologiche). A Vm normale (-80 mv) il canale è bloccato dal Mg 2+ extracellulare. La depolarizzazione tende a rimuovere il blocco. Glicina Mg 2+ AG Perché il canale NMDA sia pervio è necessaria una depolarizzazione, Per esempio da parte di Ach o AG operante su recettori non-nmda. -80 mv

12 Recettori per l acido γ-aminobutirrico o GABA Esistono due tipi di recettori al GABA, GABA A e GABA Bil recettore GABA B agisce tramite messaggeri intracellulari, il recettore GABA A è un recettore-canale permeabile al Cl -.

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