Transporte activo secundario

Definición de transporte activo secundario

El transporteactivo es un tipo de transporte que se mueve en contra de su gradiente de concentración. Esto significa que el transporte activo requiere energía, ya sea en forma de ATP o de gradiente electroquímico, sobre lo que profundizaremos más adelante.

El transporte activo necesita la energía para transportar materiales porque las moléculas tienen que ir en contra de su gradiente de concentración. Cuando una molécula va en contra de su gradiente de concentración, va de baja a alta concentración. Esto significa que si, digamos, las moléculas de dióxido de carbono son más altas dentro que fuera de la célula, entonces el dióxido de carbono tiene que entrar en la célula para ir en contra de su gradiente de concentración.

El transporte activo necesita energía porque todas las moléculas quieren ir con su gradiente de concentración, no contra él.

Cuando una molécula va con su gradiente de concentración, va de una concentración alta a una baja. Este tipo de transporte se denomina transporte pas ivo y no requiere energía en forma de ATP.

Algunos tipos de transporte pasivo esenciales son la difusión simple y la difusión facilitada. La difusión simple es la difusión pasiva que no requiere la ayuda de ninguna Proteína de transporte. Por el contrario, la difusión facilitada es un transporte pasivo que necesita ayuda de Proteínas de transporte, como portadores o canales.

Las proteínas de transporte son proteínas que mueven materiales por todo nuestro cuerpo y células. Concretamente, las proteínas de transporte suelen trabajar para mover moléculas y sustancias a través de las membranas biológicas, como la membrana celular.

Los tipos más comunes de proteínas transportadoras son las proteínas portadoras y las proteínas de canal. Las proteínas de canal permanecen abiertas y no cambian de forma en comparación con las proteínas transportadoras. Esto hace que las proteínas de canal difundan moléculas a mayor velocidad que las Proteínas Portadoras.

Las moléculas que necesitan ayuda para viajar a través de la membrana son moléculas hidrófobas grandes, moléculas hidrófilas o iones. Las moléculas hidrófobas odian el agua, mientras que las hidrófilas la aman. Por su parte, los iones son moléculas cargadas. Esto se debe a la disposición de la membrana celular.

Los dos tipos de transporte activo son el transporte activo primario y el secundario, que trataremos en los siguientes apartados.

Ejemplos de transporte activo secundario

El transporte activo secundario acopla las proteínas transportadoras al movimiento de iones o moléculas cargadas por su gradiente de concentración hacia otra molécula que se mueve en contra de su concentración.

La bomba de sodio-glucosa es el ejemplo más común de transporte activo secundario y se ilustra en la Figura 1:

• Nuestras células tienen una concentración de sodio mayor fuera que dentro de la célula. Y tienen una concentración de potasio más alta dentro que fuera de la célula.

• La bomba de sodio-glucosa utiliza una proteína transportadora para unirse simultáneamente a dos átomos de sodio y a la glucosa. Esto se debe a que todas las moléculas, incluidas el sodio y la glucosa, NO quieren ir en contra de su gradiente. Esto significa que el sodio quiere entrar en la célula, mientras que la glucosa no.

• Como el sodio quiere entrar en la célula, impulsa a la glucosa hacia el interior de la célula con él.

• La bomba de sodio-glucosa utiliza el transporte activo secundario porque combina el transporte de sodio por su gradiente de concentración con el transporte de glucosa contra su gradiente de concentración.

• Este tipo de transporte utiliza una proteína transportadora que se considera un cotransportador. Un cotransportador es una proteína portadora que permite transportar simultáneamente dos tipos de moléculas.

Figura 1: Ilustración de la bomba de sodio-glucosa. Wikimedia, LadyofHats (Dominio público).

Transporte Activo Primario vs. Secundario

El transporte activoprimario es un tipo de transporte activo que utiliza ATP directamente. En cambio, el transporte activo secundario NO utiliza ATP directamente. En su lugar, utiliza un ion que desciende por su gradiente de concentración para impulsar el movimiento de otro ion que va en contra de su gradiente de concentración.

Un ejemplo de transporte activo primario famoso es la bomba de sodio-potasio. La bomba de sodio-potasio hace que se disparen los impulsos nerviosos. Los impulsos nerviosos son señales eléctricas que transmiten mensajes de muchas partes del cuerpo a la médula espinal y al cerebro. En otras palabras, nuestro cuerpo se comunica con nuestro cerebro dándole información vital sobre nuestro entorno. Por ejemplo, si tocas una estufa caliente, sentirás una sensación de dolor, que te permitirá retirar la mano antes de quemarte gravemente.

La bomba de sodio-potasio funciona como sigue y se ilustra en la figura 2.

1. Las proteínas transportadoras se unen a tres iones de sodio.

2. El ATP hidroliza un grupo fosfato dando lugar al ADP.

• El grupo fosfato hidrolizado se une a la bomba de sodio-potasio y proporciona la energía, lo que provoca un cambio en la forma de la proteína transportadora.

3. El cambio de forma de la proteína transportadora hace que los iones de sodio atraviesen la membrana y puedan salir de la célula.

4. El cambio de forma de la proteína transportadora permite que dos iones de potasio se unan a ella.

5. El grupo fosfato se libera de la bomba, permitiendo que la proteína portadora vuelva a su conformación original.

6. Este cambio de forma permite que los dos potasios atraviesen la membrana y entren en la célula.

Figura 2: Ilustración de la bomba de sodio-potasio. Wikimedia, LadyofHats (Dominio público).

Tipos de transporte activo secundario

Cuando hablamos de transporte activo secundario, solemos referirnos a dos tipos: los cotransportadores y los contratransportadores.

Los cotransportadores también pueden denominarse simpáticos. Esto ocurre cuando dos moléculas se unen al transportador al mismo tiempo. Después de esto, el cotransportador puede sufrir un cambio conformacional que hace que uno de los iones pueda descender por su gradiente de concentración.

Cuando este ion desciende por su gradiente de concentración, arrastra al segundo ion contra su gradiente de concentración. Normalmente, este segundo ion no querría ir en contra de su gradiente de concentración, pero puede hacerlo debido al acoplamiento con el primer ion.

Un ejemplo de cotransportador es la bomba de sodio-glucosa que hemos visto antes. Los cotransportadores, o simportadores, mueven ambos iones en la misma dirección. En la figura 3 se ilustra en rojo el funcionamiento de los simportadores.

En comparación, el contratransporte, o antiporte, se produce cuando dos moléculas o iones atraviesan la membrana en direcciones opuestas. Al igual que los cotransportadores, dos moléculas se transportan simultáneamente, pero en direcciones opuestas.

Una molécula es transportada hacia abajo por su gradiente de concentración, normalmente sodio, mientras que la otra molécula o ion es transportado hacia el otro lado. Un ejemplo famoso de contratransporte es el contratransporte sodio-calcio. Elcontratransporte sodio-calcio funciona permitiendo que tres iones de sodio fluyan por su gradiente de concentración hacia el interior de la célula. Al mismo tiempo, los iones de calcio salen de la célula. Por cada tres iones de sodio que entran en la célula, sale de ella un ión de calcio.

El contratransporte sodio-calcio es vital, ya que se utiliza para mantener bajos los niveles de calcio dentro de las células después de un potencial de acción. Los potenciales de acción son esenciales para la comunicación entre células, ya que ayudan a los nervios en la conducción salatoria para que los mensajes puedan transmitirse por todo el cuerpo. Los potenciales de acción abren canales de calcio, permitiendo la entrada de calcio. Esto significa que el antipuerto sodio-calcio debe devolver el calcio al exterior para restablecer el potencial de membrana. En la figura 3 se ilustra en azul cómo funcionan los antiportadores.

Figura 3: Ilustración de los tipos de transportadores. Wikimedia, Lupask (Dominio público).

Fuente de energía del transporte activo secundario

A diferencia del transporte activo primario, el transporte activo secundario no utiliza ATP directamente; su fuente de energía es el gradiente electroquímico que bombea iones dentro y fuera de las células.

Los gradientes electroquímicos son vitales en los procesos biológicos, como la fotosíntesis y la respiración celular. La cadena de transporte de electrones (E TC) se utiliza tanto en la fotosíntesis como en la respiración celular.

El método de la ETC funciona como el agua que corre por una presa para generar energía. En él intervienen complejos proteínicos que crean un gradiente electroquímico haciendo que los electrones pasen por una cascada de una molécula a otra. A medida que los electrones descienden, pierden energía. Esta energía perdida bombea iones de hidrógeno a través de la membrana para crear un gradiente electroquímico. Este gradiente electroquímico permite a las células utilizar la ATP sintasa para fabricar ATP.

Otros usos de los gradientes electroquímicos son la contracción muscular, la comunicación célula-célula, etc. Por ejemplo, la bomba de sodio-potasio utiliza un gradiente electroquímico para enviar impulsos nerviosos porque la concentración de iones difiere en el medio interno y externo de la célula. La bomba de sodio-potasio también tiene iones de cargas diferentes.