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6.13: Canales iónicos
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Ion Channels
 
TRANSCRIPCIÓN

6.13: Ion Channels

6.13: Canales iónicos

Ion channels maintain the membrane potential of a cell. For most cells, especially excitable ones, the inside has a more negative charge than the outside of the cell, due to a greater number of negative ions than positive ions. For excitable cells, like firing neurons, contracting muscle cells, or sensory touch cells, the membrane potential must be able to change rapidly moving from a negative membrane potential to one that is more positive. To achieve this, cells rely on two types of ion channels: ligand-gated and voltage-gated.

Ligand-gated ion channels, also called ionotropic receptors, are transmembrane proteins that form a channel but which also have a binding site. When a ligand binds to the surface, it opens the ion channel. Common ionotropic receptors include the NMDA, kainate, and AMPA glutamate receptors and the nicotinic acetylcholine receptors. While the majority of ionotropic receptors are activated by extracellular binding of neurotransmitters such as glutamate or acetylcholine, a few can be intracellularly activated by ions themselves.

When a ligand, like glutamate or acetylcholine, binds to its receptor it allows the influx of sodium (Na+) and calcium (Ca2+) ions into the cells. The positive ions, or cations, follow down their electrochemical gradient, moving from the more positive extracellular surface to the less positive (more negative) intracellular surface. This changes the membrane potential near the receptor, which can then activate nearby voltage gated ion channels to propagate the change in membrane potential throughout the cell.

Another ligand gated ion channel, the GABAA receptor, permits chloride ion (Cl-) into the cells. This actually lowers the membrane potential, limiting the propagating effects and inhibiting the excitable cell.

Voltage-gated ion channels open or close in response to changes in membrane potential, such as when a neighboring ligand-gated ion channel opens. There are several different types of voltage-gated channels that have selective permeability, meaning ions are filtered by size and charge. Voltage-gated calcium channels are important for muscle contraction and neurotransmitter release. Potassium channels work to repolarize the cell membrane after an action potential. Voltage-gated proton channels open during depolarization to remove protons from the cell.

Ion channels may play a role in migraine headaches. The dura mater is a protective covering for the brain. It is innervated by several cranial nerves. It is hypothesized that migraine originates in these nerves. Both ligand- and voltage-gated ion channels in the dura mater may potentiate pain signals by altering membrane potentials.

Los canales de iones mantienen el potencial de membrana de una célula. Para la mayoría de las células, especialmente excitables, el interior tiene una carga más negativa que el exterior de la célula, debido a un mayor número de iones negativos que los iones positivos. Para las células excitables, como la disparo de neuronas, la contracción de células musculares, o células táctiles sensoriales, el potencial de membrana debe ser capaz de cambiar rápidamente de un potencial de membrana negativa a uno que es más positivo. Para lograrlo, las células se basan en dos tipos de canales iónicos: ligando-cerrado y tensión-cerrada.

Los canales iónicos ligandos, también llamados receptores ionotrópicos, son proteínas transmembranas que forman un canal pero que también tienen un sitio de unión. Cuando un ligando se une a la superficie, abre el canal iónico. Receptores ionotrópicos comunes incluyen el NMDA, kainate, y AMPA receptores de glutamato y los receptores de acetilcolina nicotínicos. Mientras que la mayoría de los receptores ionotrópicos se activan por unión extracelular de neurotransmisores como el glutamato o la acetilcolina, algunos pueden ser activados intracelularmente por los propios iones.

Cuando un ligando, como glutamato o acetilcolina, se une a su receptor permite la entrada de sodio (Na+) y calcio (Ca2+) iones en las células. Los iones positivos, o cationes, siguen su gradiente electroquímico, moviéndose de la superficie extracelular más positiva a la superficie intracelular menos positiva (más negativa). Esto cambia el potencial de membrana cerca del receptor, que luego puede activar los canales de iones cerrados de voltaje cercanos para propagar el cambio en el potencial de membrana a través de la célula.

Otro canal de iones cerrado ligando, el receptor GABAA, permite el ion cloruro (Cl-) en las células. Esto realmente reduce el potencial de membrana, limitando los efectos de propagación e inhibiendo la célula excitable.

Los canales iónicos cerrados por tensión se abren o cierran en respuesta a los cambios en el potencial de la membrana, como cuando se abre un canal iónico con ligando-cerrado vecino. Hay varios tipos diferentes de canales cerrados por voltaje que tienen permeabilidad selectiva, lo que significa que los iones se filtran por tamaño y carga. Los canales de calcio cerrados por voltaje son importantes para la contracción muscular y la liberación de neurotransmisores. Los canales de potasio trabajan para repolarizar la membrana celular después de un potencial de acción. Los canales de protones cerrados por voltaje se abren durante la despolarización para eliminar protones de la célula.

Los canales de iones pueden desempeñar un papel en los dolores de cabeza por migraña. La dura mater es una cubierta protectora para el cerebro. Está invadido por varios nervios craneales. Se presume que la migraña se origina en estos nervios. Tanto los canales iónicos ligandos como los fámosicos en el dura mater pueden potenciar las señales de dolor al alterar los potenciales de membrana.


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