Biología (08) · Unidad 3 — Metabolismo y membrana
Transporte activo: bombas y cotransporte
Llevar una sustancia en contra de su gradiente cuesta energía. Las bombas la pagan directo con ATP (transporte activo primario, como la bomba de sodio y potasio: 3 Na⁺ afuera, 2 K⁺ adentro, 1 ATP). Los cotransportadores la pagan con el gradiente de sodio que dejó la bomba (activo secundario).
La explicación
El problema: subir la cuesta
Adentro de tus células hay unas diez veces menos sodio que afuera, y unas treinta veces más potasio. Por difusión, el sodio tendería a entrar y el potasio a salir, hasta igualarse. Si se igualaran, las neuronas no podrían mandar impulsos y las células se hincharían de agua. La célula mantiene esa diferencia empujando los iones en contra de su gradiente.
Mover algo de donde hay poco a donde hay mucho es como subir una cuesta: cuesta energía. Eso es el transporte activo. Siempre lo hace una proteína de membrana, y siempre gasta energía, directa o indirectamente.
Transporte activo primario: las bombas
Una bomba es una proteína transmembrana que usa directamente la energía del ATP para mover iones en contra de su gradiente. Como rompe ATP, es también una enzima (una ATPasa).
La más conocida es la bomba de sodio y potasio (Na⁺/K⁺ ATPasa), que está en todas las células animales. En cada ciclo:
2. Cambia de forma y suelta los 3 Na⁺ afuera.
3. Se le unen 2 K⁺ de afuera, pierde el fosfato y vuelve a su forma inicial.
4. Suelta los 2 K⁺ adentro.
Saldo de un ciclo: 3 Na⁺ afuera, 2 K⁺ adentro, 1 ATP gastado. Como salen tres cargas positivas y entran dos, cada ciclo deja una carga positiva más afuera: la bomba es electrogénica, y ayuda a que el interior de la célula sea negativo. Una célula animal en reposo gasta en esta bomba una buena parte de su ATP; en las neuronas, más todavía.
Hay otras bombas: la de calcio, que saca Ca²⁺ del citosol (al exterior o al retículo del músculo), y la de protones, que acidifica los lisosomas (tema 4.3) y el estómago.
1. Por cada ATP: 3 Na⁺ salen y 2 K⁺ entran.
2. Si dan los ATP: multiplicá por 3 (Na⁺) y por 2 (K⁺).
3. Si dan los Na⁺ que salieron: dividí por 3 para tener los ATP.
4. Carga neta: una positiva afuera por ciclo.
Transporte activo secundario: el cotransporte
La bomba deja mucho Na⁺ afuera. Ese sodio «quiere» entrar, como el agua de un dique quiere bajar. Algunas proteínas aprovechan esa caída: dejan entrar un Na⁺ a favor de su gradiente y, en el mismo movimiento, arrastran otra sustancia en contra del suyo. Eso es el cotransporte, o transporte activo secundario.
No gasta ATP en ese paso, pero depende de la bomba: si se frena la bomba (por ejemplo, con el veneno ouabaína, que la bloquea), el gradiente de Na⁺ se pierde y el cotransporte se detiene. Por eso es activo: la energía viene del ATP, sólo que de manera indirecta.
Uniporte, simporte, antiporte
Los transportadores se clasifican por cuántas sustancias llevan y en qué sentido:
Simporte: dos sustancias en el mismo sentido. El SGLT1 del intestino hace entrar 2 Na⁺ junto con una glucosa, aunque adentro ya haya más glucosa que en la luz del intestino.
Antiporte: dos sustancias en sentidos opuestos. El intercambiador Na⁺/Ca²⁺ del corazón deja entrar Na⁺ y saca Ca²⁺; el Na⁺/H⁺ saca protones. La bomba de Na⁺/K⁺ también mueve dos iones en sentidos opuestos, pero se la llama bomba porque usa ATP directamente.
Ojo: uniporte, simporte y antiporte describen el movimiento, no si es pasivo o activo. Simporte y antiporte suelen ser activos secundarios; un uniporte suele ser pasivo.
El caso del intestino
La célula del intestino (el enterocito) absorbe glucosa de la comida aun cuando ya tiene más glucosa adentro que la que hay en el intestino. Lo hace en tres pasos, con tres proteínas:
2. Del lado del intestino, el SGLT1 deja entrar Na⁺ a favor de su gradiente y arrastra glucosa en contra (simporte, activo secundario).
3. Del lado de la sangre, un GLUT deja salir la glucosa a favor de su gradiente (uniporte, pasivo).
Las sales de rehidratación oral que se usan en una diarrea llevan sal y glucosa juntas justamente por esto: el simporte las absorbe juntas, y el agua las sigue por ósmosis.
1. ¿Va en contra del gradiente? Es activo.
2. ¿La proteína rompe ATP? Activo primario (bomba). ¿Usa la entrada de otro ion? Activo secundario (cotransporte).
3. ¿Una sustancia? Uniporte. ¿Dos en el mismo sentido? Simporte. ¿Dos en sentidos opuestos? Antiporte.
Una neurona en reposo hace funcionar sus bombas de sodio y potasio y gasta, en un instante dado, 150 moléculas de ATP en ellas. ¿Cuántos Na⁺ salen y cuántos K⁺ entran? ¿Cuántas cargas positivas netas quedan afuera? Si se le agrega ouabaína, que bloquea la bomba, ¿qué pasa con un cotransportador Na⁺/glucosa de esa célula?
Primero, el saldo de un ciclo: 1 ATP → 3 Na⁺ afuera y 2 K⁺ adentro.
2. Potasio que entra. 150 × 2 = 300 K⁺.
3. Carga neta. Salen 450 cargas positivas y entran 300: quedan 150 cargas positivas más afuera, una por ciclo. Es lo que hace electrogénica a la bomba.
4. Con ouabaína. La bomba se detiene. El Na⁺ sigue entrando por sus canales y transportadores, y nadie lo saca: de a poco se iguala con el de afuera. El cotransportador usa justamente la caída del Na⁺ para meter glucosa en contra de su gradiente; sin esa caída, se detiene, aunque él no use ATP.
Dónde se pierde el punto: en invertir los números (2 Na⁺ afuera y 3 K⁺ adentro) o en decir que el cotransportador «sigue igual porque no usa ATP». Usa la energía que dejó la bomba.
Un control: la relación entre lo que sale y lo que entra tiene que ser 3 a 2. 450 / 300 = 1,5. Bien.
En una diarrea fuerte se pierde mucha agua y sal. La solución de rehidratación oral lleva sal y glucosa disueltas en agua. Alguien propone sacarle la glucosa «porque el problema es el agua, no el azúcar». Explicá por qué la glucosa está ahí.
La glucosa es la llave para absorber el sodio, y el sodio arrastra el agua.
El agua. Al entrar sodio y glucosa a las células, y de ahí a la sangre, aumentan los solutos de ese lado. El agua los sigue por ósmosis. Así se recupera agua aunque el intestino esté irritado.
Por qué funciona en una diarrea. En muchas diarreas el intestino pierde sal y agua, pero el cotransportador sodio-glucosa sigue funcionando. Darle las dos cosas juntas aprovecha esa vía que sigue abierta.
Lo que pasaría sin glucosa. Sólo agua con sal se absorbería mucho peor: el sodio no tendría con qué entrar por el simporte, y el agua no tendría a quién seguir.
Dónde se pierde el punto: en pensar que la glucosa está «para dar energía». Algo de eso hay, pero la razón principal es que el transporte de sodio y el de glucosa están acoplados.
Dónde se cae la mayoría
- Invertir la bomba de sodio y potasio. Saca 3 Na⁺ y mete 2 K⁺ por cada ATP: el sodio queda afuera y el potasio adentro.
- Decir que el cotransporte es pasivo porque no gasta ATP en ese paso. Lleva una sustancia en contra de su gradiente con la energía del gradiente de Na⁺, que mantiene la bomba con ATP: es activo secundario.
- Confundir simporte con antiporte. Simporte: las dos sustancias en el mismo sentido. Antiporte: en sentidos opuestos.
- Creer que todo lo que usa una proteína es activo. Un canal o un uniporte como el GLUT llevan a favor del gradiente: son pasivos.
- Olvidar que la bomba es electrogénica. Salen tres cargas positivas y entran dos: queda una carga positiva más afuera en cada ciclo.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Transporte activo: bombas y cotransporte →Dónde entra este tema en el parcial
- Primer parcial — La lechuga mustia15 puntos · resuelto paso a paso
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