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CANALI IONICI - Coggle Diagram

- - - - ogni subunità è codificata da un RNA
      - possono essere
        
        omotetramerici
        
        eterotetramerici
      - presenti numerosi geni che codificano per esse
        
        ogni organismo ne ha diversi
        
        quelli dello stesso organismo fanno splicing alternativo
        
        derivano RNA che codificano per altri canali per il potassio
        
        il gene più studiato lo Shaker di drosophila
        
        mutazioni sono associate a tremori
        
        ogni subunità si può presentare in dieci varianti diverse
      - le subunità alpha vengono associate a subunità accessorie
      - hanno 2 regioni P
      - responsabili del mantenimento del potenziale a riposo
  - - - canali per il potassio a quattro domini transmembrana
        
        K2p
        
        responsabili della corrente di leakage
      - canali per il potassio a due domini transmembrana
        
        chiamati canali del potassio Inward-rectifier
        
        IRK classici
        
        GIRK
        
        attivati a seguito dell'interazione di un ligando con un recettore metabotropico che fa aumentare le G protein all'interno della cellula
        
        proteine g trimeriche
        
        tipi
        
        M1
        
        M2
        
        rimangono aperti in condizione di iperpolarizzazione della membrana
        
        si chiudono quando questa si depolarizza
        
        si trovano molto nelle cellule muscolari cardiache
        
        determinano una rettifica verso l'interno
        
        a seconda del potenziale di membrana particolare con un dato valore si originano un flusso all'interno di ioni potassio
        
        maggiore del flusso verso l'esterno che si verifica normalmente per un valore di potenziale di membrana opposto
        
        questa corrente venne chiamata rettifica anomala
        
        solo a particolari valori del potenziale di membrana
        
        si chiudono subito quando inizia la depolarizzazione
        
        struttura
        
        nocciolo interno dei canali voltaggio dipendenti
        
        mancano del sensore dei canali voltaggio dipendenti
        
        regolati da magnesio o da poliamine
      - canali per il potassio a sei domini transmembrana
        
        circa 8
        
        due tipi
        
        tipo A
        
        si attiva rapidamente
        
        si inattiva rapidamente
        
        interviene nelle fasi iniziali di ripolarizzazione del potenziale d'azione
        
        delayed rectifier
        
        attivazione molto lenta
        
        rimane aperto per lungo tempo durante la fase di ripolarizzazione del potenziale di membrana
        
        determina la fuoriuscita di potassio
        
        erg
        
        cinetica di inattivazione molto più rapida di quella di attivazione
        
        si trova nella maggior parte del tempo alllo stato chiuso
        
        si apre soltanto quando la membrana viene iperpolarizzata
  - - - in seguito a depolarizzazioni della membrana
    - - causano iperpolarizzazione
        
        riduzione della frequenza di scarica dei potenziali d'azione
    - - meccanismo di codificazione dell'informazione neuronale
      - la fibra risponde meno
      - fa meno potenziali d'azione
      - scarica di tipo fasico
        
        non è proporzionale all'intensità dello stimolo
        
        esempio
        
        sensibilità tattile
        
        corpuscoli di Pacini
        
        si attivano quando inizia la pressione
        
        se la pressione persiste rimangono silenti
        
        si riattivano quando viene cessata la pressione
        
        i recettori di tipo fasico informano il sistema nervoso di come sta variando l'intensità dello stimolo nel tempo
      - contengono informazioni relative a variazioni di intensità dello stimolo
      - si realizza grazie all'interazione di tre tipi di canali per il potassio
        
        tipo A
        
        dipendenti dal calcio
        
        tipo W
        
        ad essi si uniscono i canali del calcio voltaggio dipendenti
        
        Ka
        
        Kca
        
        Kw
    - - divisi in
        
        canali a media conduttanza
        
        canali a bassa conduttanza
        
        canali ad alta conduttanza
  - - - l'atp intracellulare chiude i canali per il potassio
        
        depolarizzazione della membrana
        
        apertura dei canali del calcio voltaggio dipendenti
        
        entrata di calcio nella cellula
        
        in alcune cellule causa l'esocitosi di insulina
      - la glicolisi causa l'aumento di ATP
        
        chiusura dei canali
  - - - attivati dalla depolarizzazione della membrana
    - - regolano la frequenza di scarica dei neuroni
        
        quanti potenziali d'azione vengono fatti nell'unità di tempo
        
        eccitabilità di cellule neuronali e muscolari
    - - come i tubuli contorti prossimali del rene
    - - D
        
        provenienti da canali voltaggio dipendenti
        
        corrente di tipo ritardata
        
        si inattivano molto lentamente
        
        canali dell'ippocampo ci mettono 500 ms a chiudersi
        
        prolungano il tempo prolungano il tempo necessario per raggiungere la soglia per la genesi di un altro potenziale d'azione
      - rettificanti ritardate
        
        importanti per la fase di ripolarizzazione del potenziale d'azione
        
        per potersi attivare hanno bisogno di potenziali di membrana intorno a -50 mV
      - A
        
        rapida cinetica di inattivazione di ordine inferiore ai 100 ms
        
        ruolo nella ripolarizzazione
        
        sopratutto nel potenziale cardiaco
      - M
        
        inibite dalla muscarina
        
        veleno che blocca i recettori muscarinici dell'acetilcolina
        
        contribuiscono a modulare l'eccitabilità del neurone
        
        si caratterizzano per una lenta cinetica di attivazione
        
        assenza di inattivazione
        
        specialmente se sono presenti delle condizioni che causano forti e prolungate depolarizzazioni del neurone
      - delayed rectifier
        
        studiato nell'assone del calamaro gigante
        
        non presenta inattivazione
        
        si pensava fosse l'unico canale K+ esistente
  - - - esistono due modalità di inattivazione
        
        inattivazione di tipo N
        
        viene da N-terminale
        
        della subunità alpha
        
        collegato tramite un tratto flessibile chain che chiude il canale
        
        delle subunità accessorie
        
        va ad occludere il canale inattivandolo
        
        interazioni tra le cariche positive del tappo e le cariche negative del canale
        
        inattivazione di tipo C
        
        molto più lenta di quelli di tipo N
        
        dovuta al movimento voltaggio dipendente del sensore del voltaggio
        
        viene modulato dal voltaggio
        
        si sposta e rende inattivo il canale
  - - - scarica di potenziali d'azione
        
        strumento che il neurone utilizza per codificare un informazione relativa all'intensità del segnale dello stimolo
      - permette al neurone di discriminare tra stimoli di intensità diversa
        
        l'ampiezza del potenziale d'azione ha sempre la stessa forma
    - - man mano che aumenta l'intensità dello stimolo aumenta il numero di spike generati da quel neurone
- - - - diverse famiglie
        
        diversi fattori per l'apertura distinguono le famiglie
        
        debolmente voltaggio dipendente
        
        voltaggio e ligando dipendente
        
        canali regolati da ligandi
        
        voltaggio dipendenti
        
        il voltaggio, per mezzo di depolarizzazione della membrana, comporta uno stato di apertura
        
        nel caso in cui la depolarizzazione persiste nel tempo subentrano delle modificazioni che fanno richiudere il canale
        
        stato refrattario
        
        proteine integrali di membrana appartenenti ad una superfamiglia di proteine
        
        40 diverse molecole
        
        evoluti da un canale primordiale permeabile presente nei batteri
        
        struttura
        
        sono chiusi da una porzione mobile sensibile al cambiamento di voltaggio
        
        permette una modificazione conformazionale del canale
        
        4 subunità
        
        formate da 2-6 alpha eliche transmembrana
        
        hanno un ansa P cellulare
        
        1 more item...
        
        segmento S4
        
        4 more items...
        
        esempi
        
        calcio
        
        potassio
        
        bloccato dalla TEA
        
        sodio
        
        classificazione
        
        indicazione della specie ionica
        
        porre come pedice la lettera v
        
        1 more item...
        
        porre un numero che indica la famiglia
        
        ognuna è composta da varie isoforme
        
        3 more items...
      - stati funzionali
        
        chiuso
        
        refrattario
        
        aperto
      - fasi
        
        inattivazione
        
        rimozione dello stimolo attivante
        
        lo stato di apertura e chiusura dei canali ionici può essere influenzato negativamente o positivamente da altri fattori
        
        fosforilazioni
        
        modificazioni post traduzionali del canale
        
        attivazione
        
        apertura dei canali data dal legame tra un fattore attivante e il canale
        
        cambiamento di conformazione
        
        passaggio di ioni
        
        nel grafico la deflessione corrisponde alle entrate di ioni
        
        hanno tutte la stessa intensità
        
        durata variabile
        
        refrattario
        
        un minimo definito nel contesto del potenziale d'azione
        
        il flusso di ioni è impedito
        
        il canale è chiuso e non attivabile
        
        dovuto ad una modificazione conformazionale del canale
        
        riguarda la porzione del canale distinta dal gate
        
        possono essere
        
        regolazione da parte dello ione
        
        lo ione che attraversa il canale regola lo stato di apertura e induce la refrattarietà
        
        fosforilazione
        
        può indurre delle modificazioni intracellulari che portano all'attivazione di chinasi
        
        queste vanno a fosforilare la porzione intracitoplasmatica del canale
        
        1 more item...
        
        dipendenti dal voltaggio
        
        se la depolarizzazione della membrana persiste nel tempo subentrano delle modificazioni che causano lo stato refrattario
        
        da questo stato deve per forza passare allo stato chiuso per poi tornare allo stato aperto
  - - - contiene acqua
        
        lega gli ioni in transito
        
        diffondono in base al gradiente elettrochimico
    - - omodimerici
        
        subunità uguali
        
        esempio
        
        canale K+ voltaggio dipendente
      - eterodimerici
        
        subunità diverse
        
        esempio
        
        canale Na+ voltaggio dipendenti
        
        subunità
        
        alpha
        
        2
        
        costituita da diversi segmenti transmembrana
        
        N-terminale e COOH-terminale si trovano rivolte verso l'interno
        
        4 porzioni
        
        1 more item...
        
        beta
        
        2
        
        contiene particolari sequenze di aminoacidi che lo rende sensibile al voltaggio
        
        si ha la modulazione della conformazione tramite fosforilazione
        
        la tetradotossina (TTX) blocca il canale
        
        si trovano 9 isoforme
        
        diversamente rappresentate nei vari tessuti
        
        isoforma 1.4
        
        1 more item...
        
        isoforma 6
        
        1 more item...
        
        isoforme 5,8 e 9
        
        3 more items...
        
        isoforme 2,3 e 7
        
        3 more items...
        
        gate di inattivazione
        
        ball and chain
        
        chain
        
        3 more items...
        
        porzione globulare
        
        1 more item...
        
        apertura
        
        entrata di corrente
        
        a valori di potenziale di membrana che devono essere inferiori al potenziale di equilibrio del sodio
        
        proprietà funzionali
        
        flusso ionico intenso
        
        cinetica di inattivazione molto rapida
        
        bassa soglia di attivazione
        
        il potenziale di membrana non deve subire grandi modifiche in senso depolarizzante per poterli attivare
        
        si aprono a valori pari a -55/60 mV
        
        corrente transiente
        
        a causa del fatto che il flusso ionico è intenso ma la cinetica di inattivazione è molto rapida
        
        refrattarietà assoluta
        
        per questo sono importanti per regolare l'eccitabilità del neurone
        
        correnti del sodio risorgenti
        
        correnti che si generano durante la ripolarizzazione della membrana a seguito di forti depolarizzazioni della membrana
        
        cinetica di inattivazione molto più rapida di quella delle correnti persistenti del sodio
        
        può essere distinta dall'altra tramite specifiche caratteristiche elettrofisiologiche
        
        mutazioni genetiche e patologie
        
        principalmente sono mutazioni della subunità alpha
        
        sopratutto a livello dell'apparato muscolare o del sistema cardiaco
        
        2 more items...
        
        mutazioni della subunità beta
        
        avvengono a livello del sistema nervoso
        
        1 more item...
      - si organizzano a formare il poro
    - - particolare
        
        una subunità principale
        
        subunità accessorie
        
        funzione modulatoria
        
        regolano lo stato di apertura e chiusura
  - - - servono per verificare dove in tessuto è localizzato un certo canale
    - - struttura terziaria
      - struttura secondaria
      - struttura primaria
    - - mutando la sequenza primaria è possibile individuare quali aminoacidi sono importanti per la struttura e la funzione della proteina stessa
  - - - derivano da un comune gene ancestrale
  - - - meccanismo con cui viene controllata la transizione tra lo stato di apertura e chiusura dei canali
    - - un canale può far passare solo una specie ionica
      - alla base vi è un'interazione chimico-fisica che si verifica tra le porzioni canale che formano il poro e lo ione
      - ipotesi
        
        dimensioni dello ione
        
        se lo ione è grande le cariche elettriche sono disperse, se è piccolo sono più concentrate
        
        attorno si forma in alone di solvatazione
        
        negli ioni con diametro maggiore è più piccolo perchè le cariche sonno disperse
        
        negli ioni con diametro minore è maggiore perchè le cariche sono concentrate
        
        specifico filtro molecolare
        
        presente nella regione P
        
        costituito da residui aminoacidici polari
        
        formano legami deboli con lo ione
        
        per la loro formazione servono le giuste distanze
        
        lo ione si libera dalle molecole d'acqua
        
        deve diventare anidro
        
        forma legami con gli aminoacidi per breve tempo
        
        1 more item...
  - - - detti anche rettificanti
      - la conduttanza non è uniforme ai diversi voltaggi
        
        conduce meglio ad alcuni valori di potenziali rispetto ad altri
    - - canali che non risentono delle differenze di potenziale di membrana
      - non sono regolati sensibilmente dal voltaggio della membrana
      - si aprono a determinati valori del potenziale di membrana
        
        quando il potenziale di membrana cambia continuano a funzionare
      - rapporto lineare tra la corrente e le differenze di potenziale di membrana
- - - - 2 categorie
        
        alta soglia
        
        attivati intorno al valore di potenziale di -30/-20 mV
        
        presentano una cinetica d'inattivazione più lenta
        
        canali del calcio voltaggio dipendenti delle famiglie 1 e 2
        
        tipi
        
        N
        
        abbondanti nelle terminazioni del sistema nervoso autonomo
        
        1 more item...
        
        liberazione di neurotrasmettitori del sistema nervoso autonomo
        
        1 more item...
        
        bloccati dalla conotossina
        
        contribuiscono alla fase del prepotenziale nelle cellule del nodo senoatriale
        
        P/Q
        
        abbondanti nelle cellule di Purkinje del cervelletto
        
        Q o P per rappresentare due forme che derivano da uno splicing alternativo della stessa subunità
        
        localizzate in molti neuroni del sistema nervoso centrale e periferico
        
        coinvolti nella liberazione del neurotrasmettitore
        
        2 more items...
        
        presenti anche nel cuore
        
        L
        
        long lasting
        
        1 more item...
        
        rappresentata nel muscolo scheletrico e cardiaco
        
        muscolo scheletrico
        
        4 more items...
        
        muscolo liscio
        
        1 more item...
        
        R
        
        rappresentati dalla subunità α1E
        
        rapida cinetica di inattivazione
        
        soglia di attivazione variabile
        
        poco rilevanti nella liberazione dei neurotrasmettitori
        
        influenzano la liberazione ormonale nelle cellule endocrine
        
        attivano un insieme di proteine citosoliche
        
        innesco di processi di
        
        proliferazione
        
        morte neuronale
        
        differenziamento
        
        molti fattori di trascrizione sono attivati direttamente dalla concentrazione intracellulare di calcio
        
        bassa soglia
        
        attivati intorno al valore del potenziale di membrana di -70 mV
        
        spiccata inattivazione voltaggio-dipendente
        
        detti canali transienti (T)
        
        sensibili all'amiloride
        
        responsabili della genesi delle modificazioni del potenziale di membrana
        
        artefici della ritmica spontanea di alcuni neuroni eccitabili nel sistema nervoso centrale e nel cuore
        
        contribuiscono alla parte prepotenziale nelle cellule del nodo senoatriale
        
        insieme a canali di tipo N
    - - SERCA
      - PMCA
      - si trovano nel reticolo sarcoplasmatico
  - - - β(52)
        
        versante intracitoplasmatico
        
        sito di fosforilazione
        
        viene fosforilata la protein chinasi C
      - γ(32)
        
        piccola
        
        32.000 di peso molecolare
      - α1
        
        forma il poro centrale
        
        4 domini
        
        con i segmenti da S1 a S6
      - α2δ(160)
        
        legame con ponti disolfuro
        
        azione modulatoria
        
        lega proteine G
    - - canali di tipo L
        
        isoforma 1C
        
        più lenta rispetto alla E
        
        isoforma 1E
      - canali di tipo T
        
        cinetica di inattivazione rapidissima
  - - - la subunità beta si associa con questo linker
        
        modifica le proprietà di inattivazione del canale
        
        interagisce
        
        con la subunità alpha 1
        
        con la membrana cellulare
  - - - calmodulina
        
        proteina citosolica legata al canale a formare un complesso
        
        lega il canale del calcio attraverso un sito
        
        motivo IQ
        
        attraverso un interazione molecolare calcio dipendente
        
        interagisce con la subunità alpha
  - - - cambio conformazionale della porzione del canale che lega la calmodulina
        
        la calmodulina subisce un accesso al dominio IQ e il calcio stesso
        
        l'interazione tra la calmodulina e la porzione IQ del canale causa la chiusura
        
        il legame con il calcio le permette di ruotare e di interagire con il dominio IQ
  - - - questo innalzamento può essere letale in seguito ad aritmie e contratture muscolari
    - - nel reticolo sarcoplasmatico
        
        responsabile della liberazione del calcio
  - - - a carico dei canali di tipo L
        
        nei segmenti S4 e nei domini II e IV
      - alterazioni nella quantità delle arginine del canale
        
        canale meno sensibile al voltaggio
        
        inattivazione del canale molto più rapida
        
        riduzione del rilascio intracellulare di calcio
        
        causa paralisi
- - - - alterato dalla fibrosi cistica
        
        formato da regioni che legano l'ATP
        
        regioni NBD1
        
        hanno un dominio irregolare
  - - - double barreled
      - costituita da un dimero
        
        fatto da due subunità identiche
        
        ognuna è costituita da 17 alpha eliche associate alla membrana
        
        ciascuna subunità ha un proprio poro per il cloro
- - - - extracellulare
        
        l'interazione con il ligando determina un cambio di conformazione del recettore
        
        si apre
        
        permette il flusso di ioni verso l'interno
        
        gli ioni possono anche uscire
        
        la direzione del flusso viene determinata
        
        potenziale elettrico
        
        forma del canale
        
        gradiente di concentrazione
        
        disposizione degli aminoacidi all'interno del canale
      - transmembranario
        
        formato da 4 segmenti
        
        M2
        
        rappresenta la porta d'accesso che fa comunicare il versante extracellulare con quello intracellulare
        
        delimita il canale della proteina
        
        costituito da aminoacidi diversi a seconda che il canale faccia passare ioni positivi o negativi
        
        anioni
        
        arginina e lisina
        
        cationi
        
        sono presenti aspartato e glutammato
        
        M3
        
        M1
        
        M4
        
        costituiti da aminoacidi apolari
        
        gli conferisce grande affinità per i lipidi della membrana
      - intracellulare
    - - si organizzano a formare un canale
  - - - presente sulla placca neuromuscolare
      - permette al muscolo di contrarsi
      - lega l'acetilcolina
      - 5 subunità
        
        beta
        
        1
        
        delta
        
        1
        
        alpha
        
        2
        
        gamma
        
        1
      - fa entrare l'Na+
        
        determina la depolarizzazione della membrana muscolare
      - parti
        
        extracellulare
        
        parte N-terminale
        
        parte C-terminale
        
        transmembrana
        
        4 porzioni
        
        la porzione M2 è quella principale
        
        le anse citoplasmatiche intracellulari sono rappresentate da siti di fosforilazione
        
        su esse agiscono le chinasi intracellulari attivate da specifici messaggeri
        
        regolano lo stato di apertura e chiusura del canale