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I canali ionici sono delle proteine integrali di membrana le quali presentano un poro acquoso centrale che permette il passaggio degli ioni da una parte all’altra della membrana plasmatica. Poiché il doppio strato lipidico è una struttura altamente idrofobica, in assenza di canali ionici gli ioni presenti in soluzione presentano una bassissima probabilità di attraversare questa struttura. Cioè dovuto al fatto che la carica trasportata dagli ioni rende questi atomi o molecole molto instabili all’interno del doppio strato lipidico. In altri termini il passaggio degli ioni attraverso il doppio strato lipidico presenta un profilo energetico molto sfavorevole, che rende improbabile questo evento. In presenza di canali ionici la situazione cambia radicalmente. Infatti il poro acquoso rappresenta una via facilitata attraverso cui gli ioni possono attraversare la membrana con estrema facilità. In termini energetici questo vuol dire che il profilo energetico che descrive il passaggio degli ioni attraverso un canale ionico presenta un massimo molto inferiore rispetto a quello presentato dal processo di attraversamento degli ioni attraverso il doppio strato lipidico. Questa nuova situazione permette quindi un notevole aumento della probabilità che uno ione attraversi la membrana plasmatica. In questi termini i canali ionici possono essere considerati degli enzimi, i quali catalizzano la reazione di passaggio di uno ione da una parte all’altra della membrana plasmatica. Come tutti gli altri enzimi, i canali ionici riducono la barriera energetica caratteristica della reazione.

I canali ionici sono presenti nelle membrane di tutte le cellule. Ogni cellula ne possiede un corredo molto ampio e diversificato nelle proprietà, a seconda delle sue specifiche funzioni. I canali ionici possono trasferire fino a 100 milioni di ioni al secondo e ciò permette loro di partecipare ad importantissime funzioni cellulari. Questo elevato flusso ionico determina significative variazioni del potenziale di membrana e delle concentrazioni ioniche intracellulari. Le variazioni nel potenziale di membrana sono alla base dell’eccitabilità cellulare, utilizzata ad esempio dai neuroni per la comunicazione delle informazioni. Una depolarizzazione del potenziale di membrana viene anche utilizzata per la secrezione ghiandolare e per la contrazione muscolare. In altri casi, i canali rappresentano le vie di passaggio per ioni che, oltre a trasferire carica elettrica, svolgono funzioni di messaggeri o modulatori cellulari. È questo il caso dello ione Ca, per cui i canali che ne sostengono il flusso diventano centrali attori di importanti processi come la contrazione muscolare, la trasmissione sinaptica, l’esocitosi ghiandolare. Infine grosse alterazioni nelle concentrazioni ioniche possono portare a variazioni nell’osmolarità intracellulare, e a ciò consegue un flusso d’acqua dentro o fuori la cellula e quindi una variazione del suo volume. Cambiamenti del volume cellulare sono importanti in processi come la proliferazione e la migrazione cellulare.

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