I canali ionici permettono dei flussi molto rapidi e intensi

1. I canali ionici permettono dei flussi molto rapidi e intensi

2. Struttura di base di un canale ionico bilayer lipidico Lato extracellulare Lato citoplasmatico Poro acquoso Filtro di selettività Residui di zuccheri

3. Canale ionico in 3D – Porina Unica subunità Canale ionico in 3D – Shaker K+ Quattro subunità

4. In soluzione acquosa tutti gli ioni sono circondati da un alone di molecole d’acqua

5. Raggio anidro e idrato e spessore dell’alone idrico di solvatazione di alcuni ioni di interesse fisiologico

6. I canali ionici sono estremamente selettivi nei confronti dei vari ioni • La selettività può essere conferita da una combinazione dei seguenti fattori: • presenza di cariche elettriche fisse sulla parete interna del canale di intensità e densità specifiche • raggio anidro dello ione • grado di idratazione dello ione

7. K+ in H2O Na+ in H2O K+ nel poro Na+ nel poro Basi molecolari di selettività di un canale K+ nei confronti del K+ rispetto al Na+ Gli ioni K+, idrati in soluzione, perdono le molecole di H2O quando passano attraverso il filtro di selettività e formano dei legami di coordinazione con quattro O di gruppi carbonilici. Gli ioni Na+, essendo più piccoli, non possono coordinarsi perfettamente con questi O e quindi attraversano il canale solo raramente.

8. canale del potassio canale del sodio canale del potassio canale del sodio canale-recettore per l’Ach Dimensioni del Poro

9. Sezione frontale (sinistra) e vista dall’alto (destra) di un canale selettivo per lo ione K+. Si possono osservare tre ioni K+ che stanno attraversando il poro del canale per diffusione ristretta in singola fila. Le molecole rappresentate da atomi rossi e bianchi sono molecole di H2O, alcune delle quali sono ancora legate agli ioni K+ a costituire l’alone di solvatazione.

10. Passaggio in singola file di ioni K+ attraverso il poro del canale

11. Conduttanza di singolo canale (pS) Concentr. di Na+ o K+ (mM) Anche nel caso dei canali ionici i flussi sono saturanti

12. extracell. intracell. Sempre aperti Voltaggio-dipendenti: rispondono a variazioni di Vm Chemio-dipendenti: rispondono a un messaggero extracellulare Chemio-dipendenti: rispondono a un secondo messaggero (intracellulare) neurotrasmettitore cAMP, cGMP, Ca2+, IP3, proteine G Canali Ionici: classificazione in base alle modalità di apertura

13. Canali ionici chemio- e voltaggio-dipendenti Canale chemio-dipendente Canale voltaggio-dipendente

14. Struttura di base di un canale voltaggio-dipendente Lato extracellulare Lato citoplasmatico Sensore del voltaggio porta Filtro di selettività

15. Problemi clinici correlati ai sistemi di trasporto Fibrosi cistica – canali del cloro epiteliali Arritmia cardiaca – canali del sodio e del potassio cardiaci Diabete mellito non-insulina-dipendente – trasportatore del glucosio nel tessuto adiposo