Tema 12 Canals dependents de voltatge (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biología - 4º curso
Asignatura Neurobiologia
Profesor M.M.
Año del apunte 2017
Páginas 12
Fecha de subida 04/11/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

NEUROBIOLOGIA Tema 12 Tema 12 Canals iònics dependents de voltatge Els canals que s’obren per senyals químiques extracel·lulars són receptors. La suma de les activitats que rep el canal han de superar un llindar perquè aquest s’obri, llavors generaran i propagaran el potencial d’acció.
La seva obertura depèn del potencial de membrana.
Propietats • Com que els corrents iònics són llargs (duren), els canals han de ser capaços de deixar passar els ions a grans velocitats.
• Com que els corrents iònics són dependents del gradient electroquímic, per travessar la membrana utilitzen aquests gradients.
• Els ions sodi i potassi travessen la membrana de manera independent, en diferent canals, que són capaços de distingir els dos ions, deixant passar només un d’ells segons la situació que es presenti.
• Donat que la conductància iònica depèn del voltatge, els canals han de poder identificar quan disminueix el voltatge a través de la membrana, per obrir-se només quan el voltatge arriba a certs nivells.
NEUROBIOLOGIA Tema 12 Patch-clamp El patch-clamping és una tècnica electrofisiològica amb la que som capaços de “pinçar” el voltatge d’una part de la membrana cel·lular (o de tota), d’aquesta manera podem observar els corrents que flueixen gràcies als canals iònics.
El patch-clamp serveix d’amplificador per aquests corrents, mantenint el voltatge mentre mesurem. Les mesures que s’obtenen són de petits corrents (10-12 A).
Si es fan enregistraments outside-out estudiem si l’activitat dels canals està influenciada per senyals químiques extracel·lulars, com neurotransmissors.
Els enregistraments inside-out permeten mesurar el corrent d’un sol canal, amb el benefici de poder canviar el medi al que està exposada la superfície intracel·lular de la membrana.
NEUROBIOLOGIA Estructura molecular Estan formats per vàries subunitats, formant canals homomèrics o heteromèrics.
Estats funcionals dels canals de Na+ i K+ Les portes dels dos canals estan tancades quan el potencial de la membrana està hiperpolaritzat (quan dins la cèl·lula el potencial és - ). Quan hi ha una despolarització, els sensors de voltatge (marcats per +) permeten l’obertura del canal. Primer s’obren els canals de sodi, i després els de potassi. Alguns canals de sodi queden inactivats durant la despolarització, però molts dels tipus de canals de potassi s’activen.
Tema 12 NEUROBIOLOGIA Tema 12 Canals de Na+ Les proteïnes dels canals de sodi consisteixen en segments repetits de 6 regions que travessen la membrana, i que es repeteixen 4 vegades, amb un total de 24 regions transmembrana.
Estan constituïts per un sol tipus subunitat, i proteïnes accessòries que regulen l’activitat del canal (subunitat β).
Model de l’activació del sensor de voltatge NEUROBIOLOGIA Tema 12 Filtre de selecció Regió especialitzada del canal.
L’ió canvia les molècules d’aigua que l’envoltaven per entrar al canal per unes altres formant enllaços dèbils amb altres molècules d’aigua, i amb residus d’aminoàcids polars que hi ha a les parets del canal, per travessar-lo. Quan entra a la cèl·lula, es torna a hidratar.
L’ió travessarà el canal només si l’energia d’interacció amb el filtre de selecció (les molècules que es troben al canal) compensa la pèrdua d’aigua per hidratació.
NEUROBIOLOGIA Activació La despolarització obre la tanca d’activació.
Inactivació El mecanisme ball and chain inactiva el canal.
Tema 12 NEUROBIOLOGIA Canals de K+ Tenen la mateixa estructura molecular que els canals de sodi.
Tenen una regulació intracel·lular complexa: calmodulina, ions calci i mutacions.
Tema 12 NEUROBIOLOGIA Tema 12 Propietats funcionals i permeabilitat • Canals amb un llindar d’activació alt (HVA): s’activen per despolaritzacions fortes i s’inactiven lentament. Cav1 i Cav2. Presents als nervis, músculs, cor i cèl·lules endocrines.
• Canals amb un llindar d’activació baix (LVA): s’activen per potencials pròxims al potencial de repòs i s’inactiven ràpidament. Cav3. Nervis, cor i cèl·lules endocrines.
• 4 residus de glutamat generen un Ca-binding-site.
Depenent del tipus neuronal, els canals de calci: • • • • Augmenten el potencial d’acció de la mateixa manera que els canals de sodi.
Controlen els potencials d’acció generats pels canvis de conductància primaris per l’ió sodi.
Control de l’alliberament de neurotransmissors a les sinapsis.
Control de la propagació dendrítica.
NEUROBIOLOGIA Tema 12 Canals de K+ Típicament travessen la membrana 6 vegades (C), però a vegades poden fer-ho només dos cops (D), quatre (F) o fins a 7 (E). Els canals de potassi són més diversos: en tots els casos es combinen 4 subunitats iguals per formar un canal funcional.
Dos dominis dels que creuen la membrana formen el porus central, i un d’aquests dominis conté un loop a la proteïna que ajuda a la selecció de l’ió.
La seva lenta activació, comparada amb els canals de sodi, els permet fer la repolarització després del potencial d’acció. L’ió calci també els activa. Es poden desactivar pel model ball and chain, o per altres mecanismes.
Sensor de voltatge (regió S4) NEUROBIOLOGIA Tema 12 Selectivitat de l’ió Els canals de potassi no permeten el pas dels ions sodi perquè les molècules d’aigua hidratants del seu voltant augmenten molt el diàmetre efectiu de l’ió sodi, és massa gran per la mida del porus del canal de potassi.
Activació Diversitat de mecanismes d’inactivació NEUROBIOLOGIA Tema 12 Tipus de canals de potassi • KV: canals de voltatge. Amb sis regions transmembrana i quatre subunitats al voltant del porus (S5 i S6). El filtre de selecció és una seqüència hidrofòbica a les dues últimes regions transmembrana. Deteminen l’excitabilitat de la membrana i la duració del potencial d’acció.
• Kir: rectificadors. Dues regions transmembrana (S5 i S6 del KV) i quatre subunitats al voltant del porus.
Els rectificadors lents tenen una activació retardada i una inactivació lenta (o no s’inactiven). Permeten una repolarització eficient despès del potencial d’acció.
Els rectificadors cap a dins passen càrregues positives més fàcilment cap a dins que cap a fora. Mantenen el potencial de membana en repòs a prop de l’equilibri gràcies als ions potassi.
Contribueixen a l’excitabilitat cel·lular.
• KCa: activats en resposta a l’infulx de calci per canals de voltatge. Sis dominis transmembrana. Redueixen l’excitabilitat després de la despolarització.
Channelopaties Malalties hereditàries causades per l’alteració dels canals iònics.
NEUROBIOLOGIA GABA com a neurotransmissor excitador Tema 12 ...

Comprar Previsualizar