Canais Iônicos e Eletrogênese

Canais Iônicos

O interior da bicamada lipídica impede a passagem de quase todas as moléculas hidrossolúveis, por esta ser hidrofóbica. Mas, as células vivem pela troca de moléculas com o seu meio ambiente, de modo que várias moléculas hidrossolúveis devem ser capazes de cruzar a membrana plasmática: nutrientes tem que ser importados e produtos residuais como o 〖CO〗_2 tem que ser expelidos e as concentrações intracelulares de íons como H^+, 〖Na〗^+,K^+,〖Ca〗^+tem que ser ajustadas. Alguns desses soluto podem simplesmente difundir-se através da bicamada lipídica, mas a grande maioria deles não pode fazê-lo. Em vez disso, a sua transferência depende de proteínas transportadoras de membrana que se estendem pela membrana e fornecem passagens particulares através dela para substâncias específicas.

O conjunto de proteínas transportadoras na membrana plasmática determina exatamente quais solutos podem passar para dentro e para fora dessa célula ou organela. Cada tipo de membrana tem o seu próprio conjunto característico de proteínas transportadoras.

As proteínas carregadoras ligam um soluto em um lado da membrana e levam-no para o outro lado por meio de uma mudança na conformação da proteína carreadora. Protéinas-canal formam minúsculos poros hidrofílicos na membrana, pelos quais solutos podem passar por difusão. A maioria das proteínas-canal deixa passar apenas íons inorgânicos e são chamadas de canais iônicos.

As concentrações iônicas dentro de uma célula são muito diferentes daquelas fora da célula. Por exemplo: as células animais bombeiam 〖Na〗^+ para fora através de sua membrana plasmática para manter baixa a concentração interna de 〖Na〗^+. Esse bombeamento auxilia a balancear as pressões osmóticas nos dois lados da membrana: se o bombeamento falhar, a água flui para dentro da célula por osmose e faz com que ela inche e arrebente. Os movimentos iônicos através das membranas celulares também desempenham papéis fundamentais no funcionamento das células nervosas.

Duas propriedades importantes distinguem os canais iônicos de simples poros aquosos. Primeiro, eles apresentam seletividade iônica, permitindo a passagem de alguns íons inorgânicos, mas não de outros. A seletividade depende do diâmetro e da forma do canal iônico e da distribuição de aminoácidos carregados no seu revestimento. Canais estreitos não deixarão passar íons grandes e canais com um revestimento negativamente carregado impedirão íons negativos de entrar por causa da repulsão eletrostática mútua entre cargas semelhantes. A segunda diferença é que os canais iônicos não estão continuamente abertos. Eles podem comutar entre um estado aberto e um fechado por uma mudança de conformação, transição essa regulada por condições dentro e fora da célula.

Os canais iônicos tem uma grande vantagem em relação às proteínas carreadoras quanto à sua taxa máxima de transporte. Mais de um milhão de íons podem passar através de um canal por segundo. Por outro lado, os canais não podem acoplar o fluxo iônico a uma fonte de energia para realizar transporte ativo. A função da maioria dos canais iônicos é simplesmente tornar a membrana transitoriamente permeável a íons inorgânicos selecionados, permitindo-lhes difundirem-se rapidamente a favor de seus gradientes eletroquímicos pela membrana