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
Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o
expulsan de la célula por dos mecanismos:
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.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Yu, SP; Choi, DW (1997). «Na+–Ca2+ exchange currents in cortical neurons: concomitant forward and reverse operation and effect of glutamate». European Journal of Neuroscience 9 (6): 1273–81.
- Mathews, C. K.; Van Holde, K.E et Ahern, K.G (2003). Bioquímica (3 edición). ISBN 84-7892-053-2.
·
El contenido de este artículo incorpora material de
una entrada de la Enciclopedia Libre Universal, publicada en
español bajo la licencia Creative Commons Compartir-Igual 3.0.
1. Documento maestro: en este documento podrá ampliar la información sobre aspecto específicos de los procesos. Siga el siguiente enlace:
2. Vídeo sobre transporte activo:
ACTIVIDADES
1. Por equipo de trabajo (puede ser el grupo de trabajo de laboratorio) deberá realizar una presentación en power point en la cual se represente gráficamente los siguientes tipos de transporte activo:
- Bomba de sodio/potasio
- Cotransporte sodio/glucosa
- Bomba de calcio
- Bombra de protones de hidrógeno (H+)
2. El mismo grupo de trabajo deberá presentar en medio digital la actividad complementaria del tema sobre transporte activo. Esta actividad deberá presentar :
- Portada
- Introducción
- desarrollo
- Conclusiones
- No deberá exceder más de tres cuartillas (tres hojas tamaño carta), incluidas las gráficas
- Interlineado a 1,5
- Letra arial Nº 12
Para encontrar la actividad siga el siguiente enlace:
profesor debe expedir los permisos para poder ver el documento en drive
ResponderEliminarHola
ResponderEliminarMuchas gracias por la info. :)
Pero, hay ciertos tópicos que no abordas. La descripción de Wikipedia también carece de ciertos contenidos.
Buscando por internet encontré este sitio:
Transporte activo
Espero que junto a esta info, puedan completar sus tareas!
Saludos
Ja esto tan tonto
ResponderEliminarcerra el orto, nadie te preguntó virgo de cuarta
Eliminarcerra el orto, nadie te preguntó virgo de cuarta
EliminarEsta muy buenaa información
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