Probabilità di apertura di un canale

Probabilità di apertura di un canale

Un parametro funzionalmente molto importante e comunemente usato come misura del grado di attività di un canale ionico è la probabilità di apertura, Po. Questa è definita come la frazione di tempo in cui un canale ionico è aperto. La Po assume quindi valori tra 0 a 1, dove il valore nullo indica che il canale è sempre chiuso, mentre il valore unitario indica che il canale è sempre aperto. Il metodo più comunemente impiegato per calcolare la Po da una registrazione di singolo canale si basa sulla misura delle durate di tutte le aperture presenti nella registrazione.

La Po sarà quindi data dal rapporto tra la somma di tutti i tempi di apertura misurati e il tempo totale di registrazione.
Un altro metodo per calcolare la Po da registrazioni di singolo canale passa per la costruzione degli istogrammi di ampiezza. Questo grafico è stato costruito nel seguente modo. L’asse delle ascisse, che riporta l’ampiezza di corrente, viene suddiviso in piccoli intervalli, in corrispondenza di ciascuno dei quali si riporta il numero dei punti sperimentali che hanno una ampiezza di corrente all’interno dell’intervallo considerato. Gli istogrammi di ampiezza hanno di solito due evidenti picchi, uno dei quali è centrato attorno allo zero, a cui vi contribuiscono i punti registrati durante gli eventi di chiusura, mentre l’altro è centrato su un valore non nullo, a cui contribuiscono i punti sperimentali registrati.
È chiaro che maggiore è la Po di un canale ionico, maggiore sarà la percentuale dei punti sperimentali che contribuiranno al picco centrato su un valore di corrente non nullo, e maggiore sarà il valore di A trovato per la funzione gaussiana che descrive i dati sperimentali. Più precisamente la Po può essere calcolata come il rapporto tra l’area sottesa dal picco non nullo dell’istogramma di ampiezza e l’area totale dell’istogramma stesso (calcolata come somma delle aree delle due distribuzioni gaussiane).
Da un punto di vista energetico la Po dipende dalla differenza dei livelli di energia posseduti dallo stato aperto e dallo stato chiuso del canale e, contrariamente alle durate degli eventi, non dipende invece dall’energia dello stato di transizione, G*. Con riferimento al profilo di energia, la relazione di Boltzmann ci dà il tempo che un canale passa nello stato aperto, tO, rispetto al tempo che passa nello stato chiuso-
Come già detto, la Po è un parametro molto importante, poiché dà una misura del grado di attività di un canale, e quindi della quantità di ioni che attraversano la membrana. Per questo, i canali ionici hanno sviluppato numerosi meccanismi per regolare la propria attività, cioè la Po, in ragione delle necessità della cellula. Gli stimoli in grado di regolare la Po sono numerosi e differenti da canale a canale. Esistono così canali che cambiano la loro Po in risposta a una variazione del potenziale di membrana (canali voltaggio-dipendenti), altri che rispondono a mediatori chimici intra- e extracellulari (canali ligando-dipendenti), altri ancora che rispondono a variazioni di temperatura, di pressione osmotica, e così via. Nei seguenti paragrafi affronteremo in dettaglio i canali voltaggio-dipendenti e quelli ligando-dipendenti.