- Para mantener la vida, es necesario transportar muchas sustancias dentro, fuera y entre las células.
- En algunos casos, esto se puede lograr mediante el transporte pasivo, que no utiliza energía.
- En muchos casos, sin embargo, la célula necesita transportar algo en contra de su gradiente de concentración. En estos casos, se requiere transporte activo.
- Los mecanismos de transporte activo requieren el uso de la energía de la célula, generalmente en forma de trifosfato de adenosina (ATP).
- Si una sustancia debe entrar en la célula contra su gradiente de concentración, es decir, si la concentración de la sustancia dentro de la célula debe ser mayor que su concentración en el líquido extracelular, la célula debe usar energía para mover la sustancia.
- El transporte activo utiliza proteínas de transporte específicas, llamadas bombas, que utilizan energía metabólica (ATP) para mover iones o moléculas en contra de su gradiente de concentración.
- Por ejemplo, tanto en vertebrados como en invertebrados, la concentración de iones de sodio es aproximadamente de 10 a 20 veces mayor en la sangre que dentro de la célula. La concentración del ion potasio es la inversa, generalmente de 20 a 40 veces mayor dentro de la célula. La bomba de sodio-potasio mantiene una concentración de sodio tan baja dentro de la célula.
- Existen diferentes tipos de bombas para los diferentes tipos de iones o moléculas como bomba de calcio, bomba de protones, etc.
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Características del transporte activo
- Durante el transporte activo, las moléculas se mueven de un área de baja concentración a un área de alta concentración.
- Esto es lo opuesto a la difusión, y se dice que estas moléculas fluyen en contra de su gradiente de concentración.
- El transporte activo se denomina “activo” porque este tipo de transporte requiere energía para mover moléculas. El ATP es la fuente de energía más común para el transporte activo.
- A medida que las moléculas se mueven en contra de sus gradientes de concentración, el transporte activo no puede ocurrir sin ayuda.
- Requiere una proteína transmembrana o un complejo proteico llamado transportador, que coordina todo el proceso, y una fuente de energía como el ATP.
- Cada tipo de proteína de transporte, que está diseñada para transportar un ion o nutriente específico a la célula, se une a una molécula de su sustrato en un lado de la membrana, luego cambia de forma y libera el sustrato en el otro lado.
- Estas proteínas a menudo se denominan “bombas” porque utilizan energía para bombear las moléculas a través de la membrana.
Tipos de transporte activo
Transporte activo primario
- El transporte activo primario también se denomina transporte activo directo o unipuerto.
- Implica el uso de energía (generalmente ATP) para bombear directamente un soluto a través de una membrana contra su gradiente electroquímico.
- Las sustancias que se transportan a través de la membrana celular por transporte activo primario incluyen iones metálicos, como Na +, K +, Mg2 + y Ca2 +.
- Estas partículas cargadas requieren bombas de iones o canales de iones para atravesar las membranas y distribuirse por el cuerpo.
- Según el mecanismo de transporte, así como la homología genética y estructural, se consideran cuatro clases de bombas de iones dependientes de ATP:
- Bombas clase P
- Bombas clase F
- Bombas clase V
- Superfamilia ABC
Las clases P, F y V solo transportan iones, mientras que la superfamilia ABC también transporta moléculas pequeñas.
- La mayoría de las enzimas que realizan este tipo de transporte son ATPasas transmembrana.
- El ejemplo más estudiado de transporte activo primario es la membrana plasmática Na +, K + -ATPasa. Otros ejemplos familiares de transporte activo primario son el sistema de generación de gradiente de H + redox de las mitocondrias, el sistema de generación de gradiente de H + impulsado por la luz de las membranas tilacoides fotosintéticas y la bomba de ácido (H +) impulsada por ATP que se encuentra en el revestimiento epitelial del estómago. .
Transporte activo secundario
- En el transporte activo secundario, también conocido como transporte acoplado o cotransporte, la energía se utiliza para transportar moléculas a través de una membrana; sin embargo, a diferencia del transporte activo primario, no hay acoplamiento directo de ATP; en cambio, se basa en la diferencia de potencial electroquímico creada al bombear iones dentro / fuera de la celda.
- El transporte activo secundario mueve múltiples moléculas a través de la membrana, impulsando el movimiento ascendente de una molécula. Una molécula ayuda a establecer el gradiente necesario para permitir el movimiento de muchas sustancias químicas dentro y fuera de la célula.
- La energía para producir el transporte cuesta arriba de un soluto se deriva de la energía potencial de un soluto diferente que desciende por su gradiente de concentración.
- La energía derivada del bombeo de protones a través de la membrana celular se utiliza con frecuencia como fuente de energía en el transporte activo secundario.
- En los seres humanos, el sodio (Na +) es un ión comúnmente cotransportado a través de la membrana plasmática, cuyo gradiente electroquímico se utiliza para impulsar el transporte activo de un segundo ión o molécula contra su gradiente. En las bacterias y en las pequeñas células de levadura, un ion que se co-transporta comúnmente es el hidrógeno.
- Intercambiador de sodio-calcio, SGLT2
Proteínas portadoras para transporte activo
- Una adaptación importante de la membrana para el transporte activo es la presencia de proteínas transportadoras específicas o bombas para facilitar el movimiento.
- Hay tres tipos de estas proteínas o transportadores: uniportadores, simportadores y antiportadores.
- Un uniportador lleva un ion o molécula específicos.
- Un simportador transporta dos iones o moléculas diferentes, ambos en la misma dirección.
- Un antiportador también transporta dos iones o moléculas diferentes pero en diferentes direcciones.
- Todos estos transportadores también pueden transportar moléculas orgánicas pequeñas no cargadas como la glucosa.
- Estos tres tipos de proteínas transportadoras también se encuentran en difusión facilitada, pero no requieren ATP para funcionar en ese proceso.
- Algunos ejemplos de bombas para el transporte activo son Na + -K + ATPasa, que transporta iones de sodio y potasio, y H + -K + ATPasa, que transporta iones de hidrógeno y potasio. Ambas son proteínas transportadoras antiportadoras. Otras dos bombas de proteína transportadora son Ca 2+ ATPasa y H + ATPasa, que transportan solo iones de calcio y solo iones de hidrógeno, respectivamente.
Importancia del transporte activo
- El transporte activo de solutos a través de las membranas biológicas impulsado por gradientes electroquímicos (es decir, transporte activo secundario) juega un papel central en los procesos celulares fundamentales, como la absorción de nutrientes, la excreción de compuestos tóxicos y la transducción de señales.
- El transporte activo se encuentra entre los métodos más comunes utilizados para la absorción de nutrientes como ciertos azúcares, la mayoría de los aminoácidos, ácidos orgánicos y muchos iones inorgánicos por organismos unicelulares.
- El transporte activo secundario está involucrado en el transporte de una amplia gama de moléculas, como iones, nutrientes, vitaminas y osmolitos en organismos superiores.
- El transporte activo permite la absorción eficiente de sustancias vitales para la función celular (y ciertos medicamentos que se parecen a ellos estructuralmente) y la eliminación selectiva de productos de desecho y químicos extraños, incluidos muchos medicamentos.
Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.