TRANSPORTE ACTIVO
El transporte activo es un mecanismo celular por medio del cual algunas
moléculas atraviesan la membrana plasmática contra un gradiente de
concentración, es decir, desde una zona de baja concentración a otra de alta
concentración con el consecuente gasto de energía. Los ejemplos típicos son la
bomba de sodio-potasio, la bomba de calcio o simplemente el transporte de
glucosa.
En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a
expensas de un gradiente de H+ (potencial electro-químico de
protones) previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de
respiración y fotosíntesis; por hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de
membrana. El transporte activo varía la concentración intracelular y ello da
lugar un nuevo movimiento osmótico de re-balanceo por hidratación. Los sistemas
de transporte activo son los más abundantes entre las bacterias, y se han
seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayoría de
los procariontes se encuentran de forma permanente o transitoria con una baja
concentración de nutrientes.
Los sistemas de transporte activo están basados en permeasas específicas
e inducibles. El modo en que se acopla la energía metabólica con el transporte
del soluto aún no está dilucidado, pero en general se maneja la hipótesis de
que las permeasas, una vez captado el sustrato con gran afinidad, experimentan
un cambio transformacional dependiente de energía que les hace perder dicha
afinidad, lo que supone la liberación de la sustancia al interior celular.
El transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se
realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración
(Gradiente químico) o en contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electro-químico), es decir, es el paso de sustancias
desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar
estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente
del ATP. Las proteínas
portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que
pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o
AMP (un Fosfato) con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta
energía. Comúnmente se observan tres tipos de transportadores:
· Uniportadores: son proteínas
que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana.
· Antiportadores: incluyen
proteínas que transportan una sustancia en un sentido mientras que
simultáneamente transportan otra en sentido opuesto.
· Simportadores: son proteínas
que transportan una sustancia junto con otra, frecuentemente un protón (H+).
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO: BOMBA DE
SODIO Y POTASIO O BOMBA NA/K
Se encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume
una molécula de ATP y es la encargada de transportar dos iones de potasio que logran
ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea tres iones de sodio desde el interior hacia el exterior de la célula (exoplasma), ya que químicamente tanto el
sodio como el potasio poseen cargas positivas. El resultado es ingreso de dos
iones de potasio (ingreso de dos cargas positivas) y regreso de tres iones de
sodio (egreso de tres cargas positivas), esto da como resultado una pérdida de
la electropositividad interna de la célula, lo que convierte a su medio interno
en un medio "electronegativo con respecto al medio extra celular". En
caso particular de las neuronas en estado de reposo esta
diferencia de cargas a ambos lados de la membrana se llama potencial de
membrana o de reposo-descanso. Participa activamente en el impulso nervioso, ya
que a través de ella se vuelve al estado de reposo.
Estructura proteica:
La bomba sodio potasio ATP (adenosin
trifosfato) es una proteína transmembrana que actúa como un transportador de
intercambio antiporte (transferencia simultánea de dos solutos en diferentes
direcciones) que hidroliza ATP (función ATPasa).
Es una ATPasa de transporte tipo P, es decir, sufre fosforilaciones reversibles
durante el proceso de transporte. Está formada por dos subunidades, alfa y
beta, que forman un tetrámero integrado en la membrana. La subunidad alfa está
compuesta por diez segmentos transmembrana y en ella se encuentra el centro de
unión del ATP que se localiza en el lado citosólico de la membrana (tiene un
peso molecular de aproximadamente 100.000 daltons). También posee dos centros
de unión al potasio extracelulares y tres centros de unión al sodio
intracelulares que se encuentran accesibles para los iones según si la proteína
está fosforilada. La subunidad beta contiene una sola región helicoidal
transmembrana y no parece ser esencial para el transporte ni para la actividad,
aunque podría realizar la función de anclar el complejo proteico a la membrana
lipídica.
Funcionamiento:
El funcionamiento de la bomba electrogénica de Na+/ K+(sodio-potasio)
, se debe a un cambio de conformación en la proteína que se produce cuando es
fosforilada por el ATP. Como el resultado de lacatálisis es el movimiento transmembrana
de cationes, y se
consume energía en forma de
ATP, su función se denomina transporte activo. La demanda energética es
cubierta por la molécula de ATP, que al ser hidrolizada, separa un grupo fosfato, generando ADP y liberando la energía necesaria para la actividad enzimática. En las mitocondrias, el ADP es fosforilado durante el
proceso de respiracióngenerándose un reservorio continuo de ATP para los
procesos celulares que requieren energía. En este caso, la energía liberada
induce un cambio en la conformación de la proteína una vez unidos los tres
cationes de sodio a sus lugares de unión intracelular, lo que conlleva su
expulsión al exterior de la célula. Esto hace posible la unión de dos
iones de potasio en la cara extracelular que provoca la desfosforilación de la
ATP, y la posterior traslocación para recuperar su estado inicial liberando los
dos iones de potasio en el medio intracelular.
Los procesos que tienen lugar en el transporte son:
1. Unión de tres Na+ a
sus sitios activos.
2. Fosforilación de la
cara citoplasmática de la bomba
que induce a un cambio de conformación en la proteína. Esta fosforilación se
produce por la transferencia del grupo terminal del ATP a un residuo de ácido aspártico de la
proteína.
3. El cambio de
conformación hace que el Na+ sea liberado al exterior.
4. Una vez liberado el
Na+, se unen dos iones de K+ a sus respectivos
sitios de unión de la cara extracelular de las proteínas.
5. La proteína se
desfosforila produciéndose un cambio conformacional de ésta, lo que produce una
transferencia de los iones de K+ al citosol.
La bomba de sodio-potasio es crucial e imprescindible para que exista la
vida animal ya que tiene las funciones
expuestas a continuación. Por ello se encuentra en todas las membranas
celulares de los animales, en mayor medida en células excitables como las células
nerviosas y células musculares donde la bomba puede llegar a acaparar los dos
tercios del total de la energía en forma de ATP de la célula.
Mantenimiento de la osmolaridad y del
volumen celular:
La bomba de Na+/K+ juega un papel muy
importante en el mantenimiento del volumen celular. Entre el interior y el
exterior de la célula existen diferentes niveles de concentración de solutos. Como quiera que la
bomba extrae de la célula más moléculas de las que introduce tiende a
igualar las concentraciones y, consecuentemente, la presión osmótica. Sin la existencia
de la bomba, dado que los solutos orgánicos intracelulares, a pesar de
contribuir en sí mismos poco a la presión osmótica total, tienen una gran
cantidad de solutos inorgánicos asociados, la concentración intracelular de
estos (que generalmente son iones) es mayor que la extracelular. Por ello, se
produciría un proceso osmótico, consistente en el paso de agua a través de
la membrana plasmática hacia el
interior de la célula, que aumentaría de volumen y diluiría sus componentes.
Las consecuencias serían catastróficas ya que la célula podría llegar a
reventar (proceso conocido como lisis).
Absorción y reabsorción de moléculas:
El gradiente producido por el Na+ impulsa el transporte
acoplado (activo secundario) de diferentes moléculas al interior de la célula.
Lo que quiere decir que el fuerte gradiente que impulsa al sodio a entrar en la célula (véase más adelante) es aprovechado
por proteínas especiales de
membrana para "arrastrar" otros solutos de interés utilizando la
energía que se libera cuando el sodio se introduce en la célula. Ejemplos de
este proceso son la absorción de nutrientes en las células de la mucosa
intestinal y la reabsorción de solutos en el túbulo renal.
TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO O
COTRANSPORTE
Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana
celular tales como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el
transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la
membrana celular (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodio
del intestino delgado).
· Intercambiador
calcio-sodio: Es una proteína de la membrana celular de todas las células eucariotas. Su función
consiste en transportar calcio iónico (Ca2+) hacia
el exterior de la célula empleando para ello el gradiente de sodio; su
finalidad es mantener la baja concentración de Ca2+ en el citoplasma que es unas diez mil veces
menor que en el medio externo. Por cada catión Ca2+expulsado por el
intercambiador al medio extracelular penetran tres cationes Na+ al
interior celular.1 Se sabe que las variaciones en
la concentración intracelular del Ca2+ (segundo mensajero) se producen como respuesta a
diversos estímulos y están involucradas en procesos como la contracción muscular, la expresión genética, la diferenciación celular, la secreción, y
varias funciones de lasneuronas. Dada la variedad
de procesos metabólicos regulados por el Ca2+, un aumento de la
concentración de Ca2+ en el citoplasma puede provocar un
funcionamiento anormal de los mismos. Si el aumento de la concentración de Ca2+ en
la fase acuosa del citoplasma se aproxima a un décimo de la del medio externo,
el trastorno metabólico producido conduce a la muerte celular. El calcio es el
mineral más abundante del organismo, además de cumplir múltiples funciones.2
TRANSPORTE EN MASA
Endocitosis:
La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia
su interior moléculas grandes o partículas, este proceso se puede dar por
evaginación, invaginación o por mediación de receptores a través de su membrana
citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared
celular y se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se
fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido celular.
Existen tres procesos:
· Fagocitosis: consiste en la
ingestión de grandes partículas que se engloban en grandes vesículas (fagosomas)
que se desprenden de lamembrana celular.
· Endocitosis mediada
por receptor o ligando: es de tipo específica, captura macromoléculas
específicas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en la
membrana plasmática (específicas).
Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesículas y las
transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor
resulta ser un proceso rápido y eficiente.
Exocitosis:
Es la expulsión o secreción de sustancias como la insulina a través de la fusión de
vesículas con la membrana celular.
La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas
en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su
contenido.
La exocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la
función de excreción como en la función endocrina.
También interviene la exocitosis encargada de la secreción de un
neurotransmisor a la brecha sináptica, para posibilitar la propagación del
impulso nervioso entre neuronas. La secreción química desencadena una
despolarización del potencial de membrana, desde el axón de la célula emisora
hacia la dendrita (u otra parte) de la célula receptora. Este neurotransmisor
será luego recuperado por endocitosis para ser reutilizado. Sin este proceso,
se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas.
Es el proceso mediante el cual transporta moléculas de gran tamaño desde su
interior exterior. Estas moléculas se encuentran dentro de vesículas
intracelulares las cuales se desplazan hasta la membrana celular, se fusionan
con esta y liberan su contenido en el fluido circundante.
http://www.iqb.es/cbasicas/farma/farma01/sec01/c1_004.htm
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