Transporte Activo

TRANSPORTE ACTIVO Consiste en el transporte de sustancias en contra de un gradiente de concentración, para lo cual se requiere un gasto energético. En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+. Los sistemas de transporte activo son los más abundantes entre las bacterias. 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 electroquímico), 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. BOMBAS CON ENERGIA DE ATP Las bombas con energía del ATP, asocian el desdoblamiento o hidrólisis, del ATP con el movimiento de iones a través de una membrana en contra del gradiente de concentración. El ATP es hidrolizado directamente a ADP y fósforo inorgánico, y la energía liberada es usada para mover uno o más iones a través de la membrana celular. Tanto como el 25% de las reservas de ATP de una célula, son consumidas en este transporte de iones, Entre ellos tenemos: •

La bomba Na+-K+ bombea Na+ fuera de la célula, mientras introduce K+. Debido a que la bomba mueve tres Na+ para afuera, por dos K+ para adentro, crea una carga global de separación conocida como polarización. Este potencial eléctrico es requerido para la actividad del sistema nervioso y provee de energía necesaria para otros tipos de transporte, como los de puertos simultáneo y contrario.

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La bomba de Ca++ son responsables de mantener el Ca++ intracelular en bajos niveles, una condición necesaria para contracción muscular.

Bomba de Na K ATPasa 1. 3 iones de sodio se unen a los sitios de unión citoplasmáticos de alta afinidad 2. el ATP es hidrolizado transfiriendo un grupo fosfato a la bomba 3. la conformación de la bomba cambia, moviendo los iones de sodio al lado extracelular de la membrana 4. los iones de sodio se disocian y 2 iones de potasio se unen a los sitios extracelulares de alta afinidad 5. el fosfato unido a la bomba es hidrolizado hacia el interior intracelular. Liberando fosfato inorgánico 6. la conformación de la bomba cambia, moviendo iones de potasio a sitios citoplasmáticos de baja afinidad 7. los iones de potasio se disocian y la bomba esta lista para otro ciclo

BOMBA DE SODIO POTASIO ATPasa La bomba sodio-potasio es una proteína de membrana fundamental en la fisiología de las células excitables que se encuentra en todas nuestras membranas celulares. Su función es el transporte de los iónes inorgánicos más comunes en biología (el sodio y el potasio) entre el medio extracelular y el citoplasma, proceso fundamental en todo el reino animal. Se encuentra en todas las células del organismo, encargada de transportar los iones potasio que logran entrar a las células hacia el interior de éstas, dando una carga interior negativa y al mismo tiempo bombea iones sodio desde el interior hacia el exterior de la célula, sin embargo el número de iones Na + (con carga positiva) no sobrepasa al de iones con carga negativa dando por resultado una carga interna negativa. La bomba de sodio potasio es crucial e imprescindible para que exista la vida animal. 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. TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO O COTRANSPORTE: BOMBA DE CALCIO 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, gracias a la energía proporcionada por la hidrólisis de ATP, con la finalidad de mantener la baja concentración de Ca2+ en el citoplasma que es unas diez mil veces menor que en el medio externo, necesaria para el normal funcionamiento celular. 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 las neuronas. 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

PUERTO SIMULTÁNEO Para transportar algunas sustancias en contra del gradiente de concentración, la célula usa ya acopiada en gradientes de iones, tales como el gradiente de protón (H+) o el sodio (Na+), para darles energía a las proteínas de la membrana llamadas portadores. Cuando una molécula portadora y el ion cotransportado se mueven en la misma dirección, el proceso es conocido como puerto simultáneo. Un ejemplo del proceso de puerto simultáneo, es el transporte de aminoácidos A través del revestimiento intestinal en humanos. Proceso: 1. 2 sustratos se unen fuera de la célula al portador. Un sustrato (ion sodio) viaja cuesta abajo y da energía para transportar el otro sustrato (aminoácido) 2. el portador cambia de orientación con respecto a las superficies interna y externa de la membrana 3. después de ser transportado a través de la membrana, ambos sustratos son liberados y la proteína esta lista para otro ciclo PUERTO CONTRARIO En el puerto contrario, una célula usa el movimiento de un ion a través de la membrana y va en favor del gradiente de concentración para dar energía para transportar una segunda sustancia cuesta arriba, en contra del gradiente. En este proceso, las dos sustancias se mueven a través de la membrana en direcciones opuestas. Un ejemplo de este proceso, es el transporte de iones de Ca2+ fuera de las células del músculo cardiaco. Las células musculares son disparadas a contraerse por una elevación de la concentración de Ca2+, por tanto es imperativo que el Ca2+ sea removido del citoplasma, para que el músculo pueda relajarse antes de contraerse otra vez. Este sistema es tan efectivo que puede mantener la concentración celular de Ca2+ a niveles 10,000 veces más bajo que la concentración externa. Proceso 1. 2 sustratos se unen a los lados opuestos del portador. Un sustrato(ion sodios) viaja cuesta abajo y da energía para el transporte del otro sustrato, ion calcio 2. el portador cambia de orientación con respecto a las superficies interna y externa de la membrana 3. después de ser transportado a través de la membrana, ambas sustancias son liberadas y la proteína esta lista para otro ciclo

TRANSPORTADORES Un transportador puede movilizar diversos iones y moléculas; según la direccionalidad, se distinguen: 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+). De acuerdo al modo de transporte se clasifican en: uniporte (GLUT2) simporte (glucosa/Na+) antiporte o intercambiador (Na+/H+).