¿Qué son los canales de agua de la membrana celular?

Es un término médico y ganó el Premio Nobel de Química en 2003. Todos los seres vivos, incluido el ser humano, están compuestos de células. Una celda es como una pequeña ciudad rodeada de muros, en la que constantemente se transportan materiales útiles y se sacan continuamente desechos. Hace más de 100 años, se especulaba que había muchas "puertas" en las paredes de la pequeña ciudad de células, que sólo permitían la entrada y salida de moléculas o iones específicos. El Premio Nobel de Química de 2003 se concedió por los resultados de la investigación relacionados con estas "puertas de la ciudad". La Real Academia Sueca de Ciencias anunció el día 8 que concedería el Premio Nobel de Química 2003 a los científicos estadounidenses Peter Agre y Roderick MacKinnon por su descubrimiento de los canales de agua de las membranas celulares y sus investigaciones pioneras sobre la estructura y el mecanismo de los canales iónicos, respectivamente. contribuir. Los canales de la membrana celular que estudiaron eran las "puertas de la ciudad" que la gente había especulado anteriormente. El componente principal de los organismos vivos es la solución acuosa, que representa el 70% del peso corporal. La solución acuosa de los organismos vivos se compone principalmente de moléculas de agua y varios iones. Su movimiento dentro y fuera de los canales de la membrana celular permite muchas de las funciones de la célula. A mediados de la década de 1950, los científicos descubrieron que hay un cierto canal en la membrana celular que solo permite la entrada y salida de moléculas de agua, lo que se llama canal de agua. Debido a que el agua es vital para la vida, se puede decir que los canales de agua son el tipo más importante de canales de la membrana celular. Aunque los científicos han descubierto que existen canales de agua, qué son exactamente ha sido un misterio. A mediados de la década de 1980, el científico estadounidense Peter Agre estudió diferentes proteínas de la membrana celular. Después de repetidos estudios, descubrió que una proteína de la membrana celular llamada acuaporina es el canal de agua tan buscado. Para verificar sus hallazgos, Agre comparó células que contenían acuaporina con células a las que se les había eliminado la proteína. Los resultados mostraron que las primeras podían absorber agua, mientras que las segundas no. Para verificarlo mejor, creó dos membranas celulares artificiales, una que contenía acuaporina y otra que no la tenía. Convirtió los dos tipos de membranas celulares artificiales en burbujas y las colocó en agua. Como resultado, la primera burbuja absorbió mucha agua y se expandió, mientras que la segunda burbuja permaneció sin cambios. Estos demuestran plenamente que la acuaporina tiene la función de absorber moléculas de agua, que es un canal de agua. En 2000, Agre y otros investigadores publicaron la primera fotografía tridimensional de alta definición de acuaporina del mundo. Las fotografías revelaron que la estructura especial de la proteína sólo permite el paso de moléculas de agua. El descubrimiento de canales de agua abrió un nuevo campo de investigación. En la actualidad, los científicos han descubierto que las acuaporinas están ampliamente presentes en animales, plantas y microorganismos. Hay muchos tipos de acuaporinas, 11 de las cuales se encuentran únicamente en el cuerpo humano. Tiene funciones muy importantes, como desempeñar un papel filtrante clave en el riñón humano. Por lo general, un adulto produce 170 litros de orina cruda todos los días. Esta orina cruda se filtra mediante acuaporinas en los glomérulos de los riñones. La mayor parte del agua es reciclada por el cuerpo y, finalmente, solo se excreta alrededor de 1 litro de orina. Ya en 1890, Wilhelm Ostwald (ganador del Premio Nobel de Química en 1909) especuló que los iones transfieren información dentro y fuera de las células. En la década de 1920, los científicos confirmaron la existencia de algunos canales en la membrana celular para la entrada y salida de iones. A principios de la década de 1950, Alan Hodgkin y Andrew Huxley descubrieron que los iones que pasan de una célula nerviosa a otra pueden transmitir información. Por ello ganaron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1963. Sin embargo, en aquel momento los científicos no conocían la estructura ni el principio de funcionamiento de los canales iónicos. En 1988, Roderick MacKinnon utilizó la tecnología de imágenes de cristales de rayos X para obtener la primera fotografía de alta definición del mundo de un canal iónico y reveló por primera vez el principio de funcionamiento de los canales iónicos a nivel atómico. El canal iónico en esta foto es de Streptomyces lividans y también es una proteína. El método de MacKinnon es revolucionario y permite a los científicos observar el estado de los iones antes de entrar en el canal iónico, su estado en el canal y su estado después de pasar por el canal. El estudio de los canales de agua y los canales iónicos es de gran importancia. Muchas enfermedades, como algunas enfermedades neurológicas y cardiovasculares, son causadas por una disfunción de los canales de la membrana celular. La investigación sobre los canales de la membrana celular puede ayudar a los científicos a encontrar causas específicas y desarrollar los fármacos correspondientes. Además, el uso de diferentes canales de la membrana celular puede regular las funciones celulares para lograr el propósito de tratar enfermedades. Una función importante de la medicina tradicional china es regular la composición de los fluidos corporales humanos y las concentraciones de diferentes componentes. Estos componentes pueden regular las funciones celulares a través de diferentes canales de la membrana celular. Algunos expertos creen que el estudio de los canales de la membrana celular puede proporcionar una manera importante de revelar los principios científicos de la medicina tradicional china.