Transport Actiu Cel·lular: Mecanismes, Bombes ATPases i Potencial de Membrana

Transport Actiu: Manteniment de Gradients Energètics

Transport actiu: En condicions típiques, la cèl·lula manté uns gradients de concentració d’ions mitjançant concentracions inferiors a l’interior de la cèl·lula que a l’espai extracel·lular. Això constitueix un medi d’emmagatzematge d’energia; la cèl·lula fa servir l’energia potencial emmagatzemada en gradients iònics per a executar el transport d’altres soluts. Aquests gradients s’aconsegueixen mitjançant transport actiu.

Requeriments Energètics del Transport

El moviment d’un solut en contra d’un gradient requereix l’acoblament d’energia. En conseqüència, el moviment endergònic d’ions o d’altres soluts a través de la membrana contra un gradient requereix l’acoblament d’un procés exergònic, com ara la hidròlisi d’ATP, l’absorció de llum, el transport d’electrons o el flux d’altres substàncies a favor d’un gradient.

Tipus de Bombes ATPases

Les proteïnes de membrana que duen a terme un transport actiu mitjançant hidròlisi d’ATP s’anomenen bombes ATPases, i se’n diferencien diversos tipus:

Classificació de les ATPases

• ATPases P. Es formen estats intermediaris fosforilats. Es troben a les membranes plasmàtiques dels eucariotes.
• ATPases V. Utilitzen l’energia de l’ATP sense formar cap intermediari fosforilat. Transporten activament protons a través de les parets d’orgànuls i vacúols del citoplasma.
• ATPases F. Aprofiten el gradient de H+ i tenen activitat ATP-sintetasa.
• Famílies ABC. El grup de les ATPases ABC (ATP binding cassette) és un grup molt antic i divers de proteïnes, que es troben en arqueus, bacteris i eucariotes. Engloba un conjunt de proteïnes que pateixen canvis conformacionals durant el procés de transport, però no es fosforilen. Poden actuar important o exportant soluts del citoplasma. La seva alteració està relacionada amb la fibrosi quística.

Exemple Clau: La Bomba de Sodio i Potassi

La bomba de sodi i de potassi és un exemple paradigmàtic de transport actiu. És una proteïna transmembranosa que bombeja Na+ cap a l’exterior de la cèl·lula i K+ cap a l’interior. Pot actuar en contra de gradient gràcies a la seva activitat com a ATPasa. De cada molècula d’ATP s’obté l’energia necessària per a bombar tres Na+ i dos K+. Així, l’exterior de la membrana sempre resulta positiu respecte del medi intern. La diferència de potencial generada així rep el nom de potencial de membrana.

Transport Actiu Secundari

El transport actiu secundari utilitza els gradients generats pel transport actiu primari per a extreure o introduir molècules o ions mitjançant cotransport. En les membranes plasmàtiques animals, el transport actiu de soluts és impulsat per un gradient electroquímic de Na+, mentre que en vegetals, bacteris i fongs es fa servir per a la mateixa fi un gradient electroquímic de H+.

Exemple de Cotransport

Per exemple, el moviment de la glucosa a través de la membrana plasmàtica apical en cèl·lules epitelials intestinals ocorre per cotransport amb ions Na+ (→).