Concetti Chiave
- La selettività dei canali ionici riguarda la capacità di permettere il passaggio di specifici ioni, come i canali K che favoriscono solo gli ioni K.
- Il grado di selettività è quantificato attraverso relazioni I-V, che permettono di calcolare il rapporto di permeabilità tra due ioni con la relazione GHK.
- I canali Na presentano una sequenza di selettività che include Li+, Na+, K+, Rb+ e Cs+, evidenziando la preferenza per gli ioni Na.
- I canali K mostrano una maggiore selettività per gli ioni K rispetto agli ioni Na, con una permeabilità ridotta per questi ultimi.
- Il canale Ca seleziona quasi perfettamente gli ioni divalenti, risultando cruciale per la regolazione fisiologica, data la bassa concentrazione di Ca rispetto ai cationi monovalenti.
Definizione di selettività dei canali
Con selettività si intende la capacità di un canale a selezionare gli ioni che lo attraversano. Così, i canali K lasciano liberamente passare ioni K, ma non gli ioni Na e Ca, presenti normalmente nelle soluzioni che bagnano il canale. Al contrario i canali Na lasciano passare gli ioni Na, ma non K e Ca. Questo ostracismo verso le altre specie ionichenon è tuttavia assoluto, e infatti più ioni possono attraversare uno stesso canale, ma con efficienze anche molto diverse.
Misurazione della selettività ionica
Per quantificare il grado di selettività di un canale per uno ione rispetto a un altro si determinano relazioni I-V ponendo le due specie ioniche in esame ai lati opposti della membrana. Da queste relazioni I-V, e più specificamente dal potenziale di inversione ottenuto in tali condizioni, si ricava il rapporto di permeabilità dei due ioni, usando la relazione per Vin ricavata dalla relazione GHK. A esempio, se vogliamo determinare il rapporto di permeabilità esistente tra una specie ionica A e una specie ionica B, si misura il Vin da registrazioni ottenute con lo ione A presente sul lato extracellulare e lo ione B presente su quello intracellulare del canale, entrambi gli ioni aventi uguale concentrazione. Il rapporto di permeabilitàcosì ricavato è universalmente accettato come una misura di quanto il canale in esame è selettivo per lo ione A rispetto allo ione B.
Esempi di selettività nei canali
In ciascun caso i vari ioni sono stati testati rispetto allo ione fisiologicamente rilevante per il canale considerato. Si vede, a esempio, che per i canali Na la sequenza di selettività trovata è Li+ ≈ Na+> K+>Rb+> Cs+.
Si nota che gli ioni K hanno una permeabilità, seppur piccola, significativamente rilevabile, pari a circa 1/12 della permeabilità dello ione Na. Per questa ragione il Vin misurato per il canale Na in condizioni fisiologiche (con molto K nel lato intracellulare) è sempre molto più negativo di quanto atteso per un canale perfettamente selettivo agli ioni Na. Di converso il canale K presenta una maggiore selettività per lo ione K rispetto al Na, il quale non presenta una apprezzabile permeabilità attraverso questo canale. Infine è interessante notare come il canale Ca riesca a selezionare in maniera quasi perfetta gli ioni divalenti rispetto a quelli monovalenti. Questa elevata selettività contro gli ioni monovalenti è fisiologicamente molto rilevante, visto che la concentrazione del Ca nel mezzo extracellulare e, ancor più, in quello intracellulare, è enormemente minore rispetto alla concentrazione dei cationi monovalenti.
Domande da interrogazione
- Qual è la definizione di selettività dei canali ionici?
- Come si misura la selettività ionica di un canale?
- Quali sono alcuni esempi di selettività nei canali ionici?
- Perché la selettività dei canali Ca è considerata fisiologicamente rilevante?
La selettività si riferisce alla capacità di un canale di permettere il passaggio di specifici ioni, come i canali K che lasciano passare solo ioni K, escludendo Na e Ca, mentre i canali Na fanno lo stesso con gli ioni Na (testo).
La selettività ionica si quantifica attraverso relazioni I-V, determinando il potenziale di inversione per due specie ioniche, da cui si ricava il rapporto di permeabilità tra gli ioni (testo).
Nei canali Na, la sequenza di selettività è Li+ ≈ Na+ > K+ > Rb+ > Cs+, mentre i canali K mostrano una maggiore selettività per K rispetto a Na, e i canali Ca selezionano perfettamente ioni divalenti rispetto a quelli monovalenti (testo).
La selettività dei canali Ca è importante perché consente di mantenere una bassa concentrazione di Ca intracellulare rispetto ai cationi monovalenti, che è cruciale per le funzioni cellulari (testo).
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