Canalele ionice sunt dirijate de catre liganzi si potentialul de membrana

Canalele ionice sunt dirijate de catre liganzi si potentialul de membrana

Exista o clasa de transductori de semnal ai caror receptori sunt cuplati direct sau indirect cu canalele ionice din membrana plasmatica. Cel mai bine cunoscut exemplu de astfel de receptor este receptorul acetilcolin-nicotinic, care raspunde la neurotransmitatorul acetilcolina. El este gasit in celulele postsinaptice din anumite sinapse nervoase, ca si in placile motorii la nivelul jonctiunii dintre fibra musculara si neuronul care o inerveaza. Complexul receptor acetilcolinic este alcatuit din patru catene polipeptidice diferite dintre care una este prezenta cu doua entitati. Aranjamentul transmembranar al acestor cinci oligomeri furnizeaza un canal hidrofilic prin care ionii pot traversa dublul strat lipidic. Cand acetilcolina eliberata din terminatiile nervului presinaptic se leaga de receptorul ei in celula postsinaptica canalul ionic-recptor se deschide, permitand trecerea transmembranara a Na⁺ si K⁺.

De aceea, receptorul se numeste canal ionic cu deschidere moleculara/ cu ligand (ligand-gated ion channel). Depolarizarea care survine in membrana postsinaptica declanseaza contractia musculara sau initiaza un potential de actiune in neuronul postsinaptic. (Fig.17 )

Potentialul de actiune este o unda de depolarizare tranzitorie care matura neuronul de la locul stimulului initial (in corpul celulei neuronului) prin extensia lunga si fina a citoplasmei (axon) la urmatoarea sinapsa. 

Deschiderea unui canal de Na⁺ prin actiunea voltaica permite Na⁺ sa intre si depolarizarea locala determina ca un canal de Na⁺ adiacent sa se deschida s.a.m.d. Directionarea miscarii potentialului de actiune este asigurata de perioada refractara scurta care urmeaza deschiderii fiecarui canal de Na⁺ cu deschidere voltaica; (2) Cand aceasta unda de depolarizare atinge capatul axonului se deschide canalul Ca²⁺ prin actiune voltaica, permitand Ca²⁺ sa intre in neuronul presinaptic; (3) Cresterea Ca²⁺ in interior declanseaza exocitoza neurotransmitatorului (AcColina) in spatiul interneuronal; (4) Ac-colina se leaga de receptorul specific din membrana plasmatica a neuronului postsinaptic determinand deschiderea canalului ionic cu deschidere moleculara (care e parte a receptorului); (5) Na⁺si K⁺ extracelular intra prin acest canal depolarizand celula postsinaptica. Semnalul electric(potentialul de actiune) trece astfel la celula postsinaptica si se va deplasa astfel la un al treilea neuron prin aceeasi secventa de evenimente.

Esentiale pentru acest tip de mecanism de semnalizare sunt cateva tipuri de canale ionice cu deschidere voltaica/electrica in membrana plasmatica a neuronului. Aceste canale, formate de catre proteinele transmembranare, se deschid si se inchid ca raspuns la modificarile de potential electric transmembranar. De-a lungul intregului parcurs al axonului ele functioneaza permitand ionilor de de sodiu sa intre in interiorul celulei nervoase(Fig. 17 ) ; ele sunt inchise cand membrana este polarizata, dar scurt timp deschise cand potentialul de membrana este redus (de ex. in cursul depolarizarii). Dupa fiecare deschidere a unui canal ionic de sodiu urmeaza o scurta perioada refractara in timpul careia canalul nu se poate deschide din nou si astfel unda de depolarizare unidirectionala se propaga de la corpul celulei nervoase la capatul axonului.

La capatul distal al neuronului exista canale ionice de calciu cu actionare voltaica. Cand unda de depolarizare ajunge la nivelul lor, ele se deschid, permitand Ca²⁺ sa intre din spatiul extracelular si declantand eliberarea de acetilcolina in spatiul sinaptic. Acetilcolina difuzeaza catre celula postsinaptica unde se leaga de receptorul specific. In acest fel, mesajul este transmis celulei urmatoare in circuit.