CIENCIA HOY 37 - Navegando por los Canales

Navegando por los canales

Los canales iónicos son estructuras que atraviesan las membranas celulares y proporcionan vías rápidas para el pasaje de iones entre las células y el medio que las rodea. Discriminan entre iones muy parecidos y son capaces de cerrarse o abrirse como respuesta a múltiples factores. Participan en una serie de importantes procesos celulares y, en particular, en la generación y propagación de las señales eléctricas para la transmisi&oacu te;n de información entre las células. En los últimos años, la colaboración entre biólogos moleculares y biofísicos ha dado lugar a un espectacular crecimiento en la comprensión de la estructura y fu nción de los canales.

Todas las células están rodeadas por una membrana formada por lípidos y proteínas que las separa, pero también las conecta, del medio líquido que las rodea. Los lípidos distintivos de las membranas celulares son los fosfolípidos (llamados así porque contienen fósforo), cuya propiedad más saliente es que poseen un zona soluble en agua (hidrofílica) y otra insoluble (hidrofóbica), con un tamaño relativo tal que impide que una de ellas predomine y determine la solubilidad en agua de todo el fosfolípido. Por eso, cuando se suspenden en agua, las moléculas de los fosfolípidos se asocian espontáneamente entre sí de modo de exponer al agua, al máximo, su región hidrofílica y de disminuir al mínimo el contacto con ella de su región hidrofóbica. Para ello (Fig. 1):

Figura 1 La base estructural de una membrana biológica son sus fosfolípidos. En (a) se muestra la imagen generada por computadora de la fosfatidilcolina, uno de los fosfolípidos de las membranas biológicas más abundantes, que - como todos los demás- posee una cabeza hidrofílica soluble en agua y dos colas hidrofóbicas que no lo son. Esta disposición está esquematizada en (b) donde la zona hidrofílica está representada por el círculo y la hidrofóbica por los dos filamentos paralelos que salen de él. En (c) se muestra que los fosfolípidos solucionan el conflicto que provoca la coexistencia de zonas hidrofóbicas e hidrofílicas que asocian sus moléculas en empalizada (el esquema muestra un corte de una estructura que se extiende como lámina) y forman dos capas - de una molúcula de espesor- que se unen por sus respectivas superficies hidrofóbicas y dan lugar a una capa de dos moléculas de espesor (bicapa)

(i) Las moléculas se unen una al lado de la otra en forma de empalizada, y todas conservan la misma orientación; de ese modo se forma una lámina de una molécula de espesor, con una superficie hidrofóbica y otra hidrofÍlica.
(ii) Dos de esas láminas se unen por sus caras hidrofóbicas para dar lugar a otra lámina, de dos moléculas de espesor, llamada bicapa de fosfolípidos, en cuyas superficies se exponen al agua las zonas hidrofílicas de los fosfolípidos, y en cuyo interior se ocultan del agua sus zonas hidrofóbicas.
(iii) Los bordes de la bicapa son hidrofóbicos; por lo tanto, para alejarse del agua se unen y la bicapa se cierra, formando una estructura continua que abarca una solución interna separada por la bicapa de la solución externa.