4.3B: Transporte primario activo

Objetivos de aprendizaje

Describir cómo una célula mueve el sodio y el potasio fuera y dentro de la celda contra su gradiente electroquímico

La bomba de sodio-potasio mantiene el gradiente electroquímico de las células vivas moviendo el sodio y el potasio fuera de la célula. El transporte activo primario que funciona con el transporte activo de sodio y potasio permite que se produzca el transporte activo secundario. El método de transporte secundario todavía se considera activo porque depende del uso de la energía al igual que el transporte primario.

Figura: Transporte Activo de Sodio y Potasio: El transporte activo primario mueve los iones a través de una membrana, creando un gradiente electroquímico (transporte electrogénico).

Una de las bombas más importantes en las células animales es la bomba de sodio-potasio (Na ⁺ -K ⁺ ATPasa), que mantiene el gradiente electroquímico (y las concentraciones correctas de Na ⁺ y K ⁺) en las células vivas. La bomba de sodio-potasio mueve dos K ⁺ dentro de la celda mientras mueve tres Na ⁺ fuera de la celda. La ATPasa Na+-K+ existe en dos formas, dependiendo de su orientación hacia el interior o exterior de la célula y su afinidad por iones de sodio o potasio. El proceso consta de los siguientes seis pasos:

• Con la enzima orientada hacia el interior de la célula, el portador tiene una alta afinidad por los iones de sodio. Tres iones de sodio se unen a la proteína.
• El ATP es hidrolizado por el portador proteico, y un grupo fosfato de baja energía se une a él.
• Como resultado, el portador cambia de forma y se reorienta hacia el exterior de la membrana. La afinidad de la proteína por el sodio disminuye y los tres iones de sodio dejan el portador.
• El cambio de forma aumenta la afinidad del portador por los iones potasio, y dos de estos iones se unen a la proteína. Posteriormente, el grupo fosfato de baja energía se desprende del portador.
• Con el grupo fosfato eliminado y los iones de potasio unidos, la proteína portadora se reposiciona hacia el interior de la célula.
• La proteína portadora, en su nueva configuración, tiene una afinidad disminuida por el potasio, y los dos iones se liberan en el citoplasma. La proteína ahora tiene una mayor afinidad por los iones de sodio, y el proceso comienza de nuevo.

Varias cosas han sucedido como resultado de este proceso. En este punto, hay más iones de sodio fuera de la célula que dentro y más iones de potasio por dentro que por fuera. Por cada tres iones de sodio que salen, entran dos iones de potasio. Esto da como resultado que el interior sea ligeramente más negativo en relación con el exterior. Esta diferencia de carga es importante para crear las condiciones necesarias para el proceso secundario. La bomba de sodio-potasio es, por lo tanto, una bomba electrogénica (una bomba que crea un desequilibrio de carga), creando un desequilibrio eléctrico a través de la membrana y contribuyendo al potencial de la membrana.

Puntos Clave

• La bomba de sodio-potasio mueve K+ a la celda mientras mueve Na+ en una proporción de tres Na+ por cada dos iones K+.
• Cuando la enzima sodio-potasio-ATPasa apunta hacia la célula, tiene una alta afinidad por los iones de sodio y se une a tres de ellos, hidrolizando ATP y cambiando de forma.
• A medida que la enzima cambia de forma, se reorienta hacia el exterior de la célula, y se liberan los tres iones de sodio.
• La nueva forma de la enzima permite que dos potasio se unan y el grupo fosfato se separe, y la proteína portadora se reposiciona hacia el interior de la célula.
• La enzima vuelve a cambiar de forma, liberando los iones potasio en la célula.
• Después de que el potasio se libera en la célula, la enzima se une a tres iones de sodio, lo que vuelve a iniciar el proceso.

Términos Clave

• Bomba electrogénica: Una bomba de iones que genera un flujo de carga neto como resultado de su actividad.
• Na+-K+ ATPasa: Una enzima localizada en la membrana plasmática de todas las células animales que bombea sodio fuera de las células mientras bombea potasio hacia las células.