Proteína de canal
Definición de proteína de canal
Una proteína de canal es una disposición especial de aminoácidos que se incrusta en la membrana celular, proporcionando un pasaje hidrofílico para el agua y los iones polares pequeños. Como todas las proteínas de transporte, cada proteína de canal tiene un tamaño y una forma que excluye todas las moléculas menos las más específicas. A continuación se ve una proteína de canal genérica, incrustada dentro de la membrana. Los iones, los pequeños hexágonos verdes, viajan a través del canal de proteínas. Se mueven de un área de alta concentración a un área de menor concentración.
Tipos de proteína de canal
No cerrado
Como en la imagen de arriba, una proteína de canal puede existir en un estado que permanece abierto todo el tiempo. Esto se denomina proteína de canal no controlado. Estas proteínas permiten que los iones y el agua fluyan a través de la membrana celular, que normalmente es hidrófoba y resistiría el paso de estas moléculas. Se necesita una proteína de canal no cerrado siempre que el equilibrio de agua e iones deba ser asistido por el paso constante de agua e iones dentro o fuera de la célula. Sin embargo, a menudo es una desventaja dejar un canal abierto todo el tiempo. El segundo tipo de proteína de canal aborda este problema.
Cerrado
Un cerrada proteína del canal permanece cerrado, hasta que recibe una señal eléctrica química especial o. Estas proteínas de canal son extremadamente importantes en muchas funciones celulares. La capacidad de abrir un canal de iones permite que se acumule energía eléctrica dentro de la celda. La función nerviosa se basa completamente en este hecho. Las proteínas de canal en la superficie de las células nerviosas reaccionan a las señales eléctricas creadas por la inundación de iones a través de la membrana adyacente a ellas. A medida que se abren, los iones se derraman y continúan la perturbación eléctrica. Esto pasa una señal muy rápidamente a través del cuerpo. En la imagen de abajo se puede ver una proteína de canal cerrado que reacciona a una molécula de señal.
Función de la proteína del canal
Dependiendo de si está bloqueado o no, una proteína de canal tiene una función ligeramente diferente. Una proteína de canal no cerrado permite que los iones y el agua fluyan libremente de un lado de una membrana a otro. Si bien este tipo de canales no se encuentran a menudo en la membrana celular externa, se encuentran más a menudo dentro de orgánulos y lugares donde los gradientes de iones no se mantienen.
Cuando es necesario mantener un gradiente de iones, las proteínas de los canales cerrados cumplen la función de contener la marea de iones hasta que se les indica que se abran. Un canal cerrado actúa como botella tapada con corcho. El agua y los iones se mueven lentamente a través de la membrana plasmática, o no se mueven en absoluto. Si la proteína del canal está cerrada, tienen pocas posibilidades de obtener un equilibrio. Las células utilizan estas proteínas de muchas formas, desde equilibrar su contenido de agua hasta acumular cargas de forma activa.
Estructura de la proteína del canal
La mayoría de las proteínas de canal están compuestas por varias subunidades de proteínas idénticas que forman una región hidrófila en su centro. Los canales cerrados funcionan cambiando la conformación al recibir una señal, lo que permite el acceso al pasaje hidrofílico. Los canales no cerrados generalmente se forman a partir de subunidades idénticas, que se unen entre sí en un círculo. Si bien el interior del círculo es hidrófilo, los aminoácidos expuestos dentro de la membrana celular hidrófoba también son apolares. Esto ayuda a anclar la proteína dentro de la membrana. Si la proteína tratara de salir de la membrana, las fuerzas polares la empujarían a su lugar.
Ejemplo de proteína de canal
Cuando los músculos se contraen, esto es el resultado de la acción de las proteínas de los canales cerrados dentro de las células musculares. Estas células responden al neurotransmisor acetilcolina, que está presente en gran cantidad como extremo de las células nerviosas. En la sinapsis o espacio donde liberan el neurotransmisor, la célula nerviosa opuesta contiene muchas proteínas de canal preparadas para recibir la señal. Una señal eléctrica que baja por el nervio (también impulsada por un tipo de proteína de canal) hace que se libere la acetilcolina.
El neurotransmisor se difunde rápidamente a través de la sinapsis y alcanza las proteínas del canal en el otro lado. Cada proteína de canal se abre, liberando iones de sodio y potasio. La perturbación eléctrica viaja por canales especiales dentro de los músculos, llevando la señal a cada célula muscular. Aquí, se activa otro conjunto de proteínas de canal. Estos liberan sodio, lo que hace que las proteínas actina y miosina comiencen a gatear una contra la otra, contrayendo cada célula. El resultado total es una contracción muscular completa, moviendo una extremidad u operando una parte del cuerpo.
Proteínas de canal y proteínas transportadoras
Hay cuatro tipos de transporte que ocurren dentro de las células. La difusión simple ocurre con pequeñas moléculas de gas, como oxígeno y dióxido de carbono, así como con muchas sustancias químicas no polares como hormonas esteroides y medicamentos. Estas moléculas tienen la química y el tamaño adecuados para atravesar la membrana celular.
Las moléculas más cargadas, que son hidrófilas, tienen dificultades para atravesar la membrana. Estos incluyen iones, agua y azúcares como la glucosa. Las proteínas del canal realizan la mayor parte de la difusión facilitada. Mientras que los productos químicos todavía se mueven en la dirección de su concentración (de mayor a menor), se les da un paso a través de la membrana celular. Esto les permite moverse a velocidades cercanas a la de difusión.
Sin embargo, no toda la difusión facilitada se realiza mediante proteínas de canal. Las proteínas portadoras, proteínas que se unen y transportan moléculas a través de la membrana, también participan en la difusión facilitada. Las moléculas grandes como la glucosa no pueden atravesar el estrecho pasaje creado por las proteínas del canal. Las proteínas transportadoras conocidas como uniportadores se unen a las moléculas de glucosa de una en una. La acción de unión provoca un cambio conformacional en la proteína, lo que hace que deposite la molécula en el lado opuesto de la célula. Estas proteínas transportadoras operan sin energía y mueven moléculas hacia abajo en su gradiente de concentración.
Cuando las sustancias deben moverse en contra de su gradiente de concentración, se necesitan proteínas transportadoras más complicadas. El transporte activo es el proceso de usar una proteína transportadora y potenciarla con una interacción con ATP para mover una molécula contra el gradiente. La energía es necesaria porque las moléculas naturalmente quieren difundirse y extenderse. Se necesita mucha energía para mover algunos iones y moléculas, pero es necesaria para la forma en que ha evolucionado la vida. Otras proteínas transportadoras han evolucionado para el cotransporte. Al transportar una molécula por su gradiente de concentración, otra molécula puede moverse contra su gradiente. Este tipo de proteína transportadora permite a las células transportar materiales utilizando el gradiente iónico que construyen con otras proteínas transportadoras de ATP.
La principal diferencia entre una proteína de canal y una proteína transportadora es la estereoespecificidad. Si bien las proteínas de canal solo permiten el paso de moléculas de cierto tamaño, no se unen a las moléculas. Las proteínas portadoras tienen un sitio activo al que debe unirse la sustancia química que se va a transportar. Este sitio se unirá específicamente a una sola molécula y busca transportar esta molécula sola. La acción de unión es la que permite el paso de la molécula grande a través de la membrana celular.
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