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¿Qué favorece el transporte activo en una membrana?


Estaba leyendo sobre el transporte activo en membranas donde se usa ATP. El ATP "reacciona" con la bomba de proteínas y se convierte en ADP y también realiza un cambio conformacional en la bomba. Ahora, este cambio conformacional puede transportar moléculas desde áreas de bajas concentraciones a áreas de altas concentraciones, es decir, opuestas en su gradiente de concentración. Mi problema es que para que esto suceda debemos acoplar la hidrólisis del ATP con la "reacción" de transporte a lo largo de la membrana.

Pero no puedo encontrarlo en los libros de texto y tampoco puedo imaginar si tal acoplamiento tiene sentido. En muchos libros de texto se afirma que la energía que se libera debido a la hidrólisis del ATP se utiliza para impulsar el bombeo. No sé si es posible acoplar dos reacciones sin intermediarios comunes. También en las imágenes que muestran el transporte activo como el del lado izquierdo las moléculas no pueden atravesar los lípidos.

Entonces, las moléculas simplemente se mueven de bajo a alto, pero el movimiento de alto a bajo (difusión) está bloqueado porque las moléculas no pueden moverse a través de los lípidos. En otras palabras, no es como si las moléculas hicieran algo que de otro modo sería violado porque al principio el movimiento de un lado a otro está bloqueado. Quiero decir, incluso si no tenemos ATP, las moléculas no fluirán de una concentración alta a una baja. Entonces, ¿cuál es el punto del transporte "activo"? Por un momento pensé en describir el esquema anterior para el transporte activo como la siguiente reacción: $$ ce {ATP + H2O + M_ {in}} rightleftharpoons ce {ADP + P_i + M_ {out}} $$

Que se puede pensar como la suma de:

$$ ce {ATP + H2O} rightleftharpoons ce {ADP + P_i} $$

y

$$ ce {M_ {in}} rightleftharpoons ce {M_ {out}} $$

Pero como dije, no he encontrado una reacción de acoplamiento sin intermediarios comunes y tampoco tiene sentido escribir el segundo equilibrio ya que las moléculas no pueden atravesar los lípidos. También de la segunda reacción deberíamos esperar que las concentraciones en ambos lados sean iguales (porque la constante de equilibrio debe ser igual a la unidad) sin importar la concentración de ATP.

Entonces, ¿puede el primer equilibrio por sí solo describir el transporte "activo"? Quiero decir, si esta reacción es exergónica, entonces al variar la cantidad de ATP podemos alterar la concentración de M fuera de la membrana debido al principio de Le Chatelier.

Editar La hidrólisis de ATP provoca cambios conformacionales en el canal de proteínas que, a su vez, "pasa" moléculas de un lado al otro. Multa. Pero, ¿y si los lípidos fueran permeables a las moléculas? Entonces, ¿no deberían ser iguales las dos concentraciones en los dos lados (adentro y afuera) o debido a que la hidrólisis de ATP es exergónica, esperamos tener un desequilibrio en las concentraciones?


Pero no puedo encontrarlo en los libros de texto y tampoco puedo imaginar si tal acoplamiento tiene sentido. En muchos libros de texto se afirma que la energía que se libera debido a la hidrólisis del ATP se utiliza para impulsar el bombeo.

He estado leyendo Biología Celular Molecular de Lodish y ha usado mucho el "acoplamiento" de la hidrólisis de ATP con otras reacciones, ergo, probablemente sea correcto decirlo de esa manera.

No sé si es posible acoplar dos reacciones sin intermediarios comunes

Puede ser un poco diferente para cada transporte, pero considero el transporte activo como resultado de múltiples equilibrios, cada uno de los cuales es tan importante como los demás. Puede notar que al multiplicar el Ks de diferentes equilibrios, las partículas intermedias se omitirían. Por ejemplo

$ ce {H2SO4 + H2O} rightleftharpoons ce {HSO4- + H3O +} $ : $ K_1 $

$ ce {HSO4- + H2O} rightleftharpoons ce {SO4 ^ {2-} + H3O +} $ : $ K_2 $

multiplicando estos dos obtendremos:

$ ce {H2SO4 + 2H2O} rightleftharpoons ce {SO4 ^ {2-} + 2H3O +} $ : $ K_ {general} = K_1 veces K_2 $

Al hacerlo, surgen algunos problemas, en primer lugar, ignorará por completo la existencia de $ HSO_4 ^ - $ como intermedio resumiendo. En segundo lugar, puede considerar erróneamente el orden de reacción como 3 en lugar de dos reacciones relacionadas con el orden de 2. En tercer lugar, las concentraciones molares calculadas con $ K_ {general} $ tienden a tener desviaciones de la realidad, etc.

Por lo tanto

$ ce {ATP + H2O + M_ {in}} rightleftharpoons ce {ADP + P_i + M_ {out}} $

es demasiado minimalista para ser considerado como una buena representación de la reacción. Como ejemplo para una mejor aclaración, aquí hay un documento sobre el transporte activo de $ Ca ^ {2 +} $ en las células musculares y una de sus imágenes El proceso involucra 6 especies diferentes de la enzima (mi). Además, recuerde que todo el proceso debe ser mostrado por estos 6 equilibrios. (Bueno, formar un complejo entre una molécula y un ión de carga múltiple requiere varios otros equilibrios que también podemos considerar (producción escalonada de $ Ag (NH_3) _2 ^ {+} $ por ejemplo).

porque la constante de equilibrio debe ser igual a la unidad

No lo entendí muy bien, de todos modos

¿Qué favorece el transporte activo en una membrana?

La hidrólisis de ATP proporciona la energía para las siguientes reacciones. En nuestro ejemplo de transporte de calcio, un aspartato se fosforila, lo que inestabiliza la conformación actual de la proteína y eventualmente conduce al consumo de energía extra. La energía extra se consume a través del movimiento del $ Ca ^ {+ 2} $ contra su entropía. El ciclo puede repetirse una y otra vez.

Para obtener más lecturas sobre la conformación y estabilidad de una sola molécula, lea Campo de fuerza (química) y conformación de alcanos.


Gradiente electroquímico

Hemos hablado de gradientes de concentración simples (concentraciones diferenciales de una sustancia a través de un espacio o una membrana), pero en los sistemas vivos, los gradientes son más complejos. Debido a que los iones entran y salen de las células y las células contienen proteínas que no se mueven a través de la membrana y en su mayoría tienen carga negativa, también existe un gradiente eléctrico, una diferencia de carga, a través de la membrana plasmática. El interior de las células vivas es eléctricamente negativo con respecto al líquido extracelular en el que se bañan y, al mismo tiempo, las células tienen concentraciones más altas de potasio (K +) y concentraciones más bajas de sodio (Na +) que el líquido extracelular. . Entonces, en una célula viva, el gradiente de concentración de Na + tiende a conducirlo hacia el interior de la célula, y el gradiente eléctrico de Na + (un ion positivo) también tiende a conducirlo hacia adentro hacia el interior cargado negativamente. Sin embargo, la situación es más compleja para otros elementos como el potasio. El gradiente eléctrico de K +, un ion positivo, también tiende a impulsarlo hacia la célula, pero el gradiente de concentración de K + tiende a impulsar a K + fuera de la celda (Figura). El gradiente combinado de concentración y carga eléctrica que afecta a un ion se denomina gradiente electroquímico.

Los gradientes electroquímicos surgen de los efectos combinados de los gradientes de concentración y los gradientes eléctricos. (crédito: "Synaptitude" / Wikimedia Commons)

La inyección de una solución de potasio en la sangre de una persona es letal y se utiliza en la pena capital y la eutanasia. ¿Por qué cree que una inyección de solución de potasio es letal?


Proteínas portadoras para transporte activo

Una adaptación importante de la membrana para el transporte activo es la presencia de proteínas transportadoras o bombas específicas para facilitar el movimiento: existen tres tipos de estas proteínas o transportadores ([Figura 2]). 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 direcciones diferentes. 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 proteínas transportadoras son Ca 2+ ATPasa y H + ATPasa, que transportan solo iones calcio y solo iones hidrógeno, respectivamente. Ambos son bombas.

Figura 2: Un uniportador lleva una molécula o ión. Un simportador transporta dos moléculas o iones diferentes, ambos en la misma dirección. Un antiportador también transporta dos moléculas o iones diferentes, pero en direcciones diferentes. (crédito: modificación del trabajo de & # 8220Lupask & # 8221 / Wikimedia Commons)


Biología celular Capítulo 12: Transporte de membrana I

-CANALES: forman diminutos POROS HIDROFILICOS a través de la membrana a través de los cuales dichas sustancias pueden pasar por DIFUSIÓN.

* Los canales de iones SÓLO permiten el paso de IONES INORGÁNICOS porque estos iones están cargados eléctricamente, sus movimientos pueden crear una poderosa fuerza eléctrica (o voltaje) a través de la membrana.

2) Pequeñas moléculas POLARES SIN CARGAR H2O, etanol, glicerol.

3) Moléculas POLARES SIN CARGAR más grandes, aminoácidos, glucosa, nucleósidos.

4) IONES H +, Na +, K +, Ca2 +, Cl-, Mg2 +, HCO3-. (MENOS PERMEABLE).

-El flujo positivo implica que el movimiento se produce en la dirección en la que se determina el flujo.

El transporte ACTIVO es el movimiento ESTIMULADO de un soluto a través de una membrana CONTRA su GRADIENTE ELECTROQUÍMICO a través de un tipo especial de proteína TRANSPORTADORA llamada BOMBA.
* El transporte activo REQUIERE una ENTRADA de ENERGÍA, hidrólisis de ATP, un gradiente de iones transmembrana o luz solar.

* El potencial de membrana ejerce una fuerza sobre cualquier molécula cargada, por lo general, el entorno citosólico cargado negativamente atraerá solutos cargados positivamente hacia la célula, mientras expulsa las partículas cargadas negativamente. Además, un soluto cargado también tenderá a descender por su gradiente de concentración. El GRADIENTE ELECTROQUÍMICO es la FUERZA CONDUCTOR NETO (composición del potencial de membrana + gradiente de concentración) que impulsa el soluto cargado a través de la membrana celular.

* La ósmosis es el movimiento del AGUA HACIA ABAJO de su GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN, desde un área de BAJA concentración de soluto (ALTA CONCENTRACIÓN DE AGUA) a un área de ALTA concentración de soluto (BAJA CONCENTRACIÓN DE AGUA).
* OSMOLARIDAD (# moléculas de soluto en una solución) tiene una relación INVERSA con la OSMOSIS (o actividad del agua).

2) BOMBAS ACCIONADAS POR ATP
-acoplamiento del TRANSPORTE ASCENDENTE de un soluto con la HIDRÓLISIS de ATP.

* Por cada ATP hidrolizado dentro de la celda a través de la bomba electrogénica, 3 iones Na + se mueven HACIA FUERA y 2 K + se mueven HACIA ADENTRO.

* Cuando se estimula una célula muscular, Ca ^ 2 + fluye hacia el citosol desde el RETICULO SARCOPLÁSMICO (SR) y desencadena una contracción muscular. Después de la contracción, la bomba de Ca ^ 2 + utiliza ATP para FOSFORILARSE, además, el cambio de conformación elimina los sitios de unión de Ca ^ 2 + y expulsa los iones 2 Ca ^ 2 + de nuevo al SR (que se encuentra en ER)

* Cuando los canales de fuga de K + están CERRADOS, el potencial de la membrana es igual a cero porque las cargas de la membrana (en cada lado) son EXACTAMENTE iguales. Por tanto, el gradiente de concentración y el potencial de membrana han alcanzado un estado de equilibrio en el que NO HAY MOVIMIENTO NETO de iones K +. Sin embargo, cuando los canales iónicos se abren, el K + fluye por su gradiente de concentración (fuera de la célula), creando un potencial de membrana que, en última instancia, conduce al K + de regreso a la célula.

* A pesar de las diferentes clases de neuronas, la forma de la señal es siempre la MISMA, consistente en CAMBIOS en la MEMBRANA ELECTROQUÍMICA a través de la MEMBRANA PLASMA DE LA NEURONA.


Endocitosis

La endocitosis es un tipo de transporte activo que mueve partículas, como moléculas grandes, partes de células e incluso células completas, al interior de una célula. Existen diferentes variaciones de endocitosis, pero todas comparten una característica común: la membrana plasmática de la célula se invagina y forma un bolsillo alrededor de la partícula diana. La bolsa se pellizca, lo que hace que la partícula esté contenida en una vacuola recién creada que se forma a partir de la membrana plasmática.

Figura 3: Se muestran tres variaciones de endocitosis. (a) En una forma de endocitosis, la fagocitosis, la membrana celular rodea la partícula y se pellizca para formar una vacuola intracelular. (b) En otro tipo de endocitosis, la pinocitosis, la membrana celular rodea un pequeño volumen de líquido y se pellizca, formando una vesícula. (c) En la endocitosis mediada por receptores, la absorción de sustancias por la célula se dirige a un solo tipo de sustancia que se une al receptor en la membrana celular externa. (crédito: modificación de obra de Mariana Ruiz Villarreal)

La fagocitosis es el proceso mediante el cual una célula absorbe partículas grandes, como las células. Por ejemplo, cuando los microorganismos invaden el cuerpo humano, un tipo de glóbulo blanco llamado neutrófilo elimina al invasor a través de este proceso, rodeando y envolviendo al microorganismo, que luego es destruido por el neutrófilo (Figura 3]).

Una variación de la endocitosis se llama pinocitosis. Esto literalmente significa & # 8220cell beber & # 8221 y fue nombrado en un momento en que se suponía que la célula estaba absorbiendo líquido extracelular a propósito. En realidad, este proceso absorbe los solutos que la célula necesita del líquido extracelular ([Figura 3]).

Una variación dirigida de la endocitosis emplea proteínas de unión en la membrana plasmática que son específicas para ciertas sustancias ([Figura 3]). Las partículas se unen a las proteínas y la membrana plasmática invagina, llevando la sustancia y las proteínas al interior de la célula. Si el paso a través de la membrana del objetivo de la endocitosis mediada por receptores es ineficaz, no se eliminará de los fluidos tisulares ni de la sangre. En cambio, permanecerá en esos fluidos y aumentará su concentración. Algunas enfermedades humanas son causadas por un fallo de la endocitosis mediada por receptores. Por ejemplo, la forma de colesterol denominada lipoproteína de baja densidad o LDL (también denominada colesterol & # 8220bad & # 8221) se elimina de la sangre mediante endocitosis mediada por receptores. En la hipercolesterolemia familiar de la enfermedad genética humana, los receptores de LDL están defectuosos o faltan por completo. Las personas con esta afección tienen niveles de colesterol en sangre que amenazan la vida, porque sus células no pueden eliminar la sustancia química de la sangre.


Los ionóforos se pueden utilizar como herramientas para aumentar la permeabilidad de las membranas a iones específicos

Los ionóforos son pequeñas moléculas hidrófobas que se disuelven en bicapas lipídicas y aumentan su permeabilidad a iones inorgánicos específicos. La mayoría son sintetizados por microorganismos (presumiblemente como armas biológicas contra competidores o presas). Son ampliamente utilizados por los biólogos celulares como herramientas para aumentar la permeabilidad iónica de las membranas en estudios sobre bicapas sintéticas, células u orgánulos celulares. Hay dos clases de ionóforos & # x02014portadores de iones móviles y formadores de canales (Figura 11-5). Ambos tipos funcionan protegiendo la carga del ión transportado para que pueda penetrar en el interior hidrófobo de la bicapa lipídica. Dado que los ionóforos no están acoplados a fuentes de energía, permiten el movimiento neto de iones solo por sus gradientes electroquímicos.

Figura 11-5

Ionóforos: un formador de canales y un portador de iones móviles. En ambos casos, el flujo de iones neto se produce solo en un gradiente electroquímico.

Valinomicina es un ejemplo de un portador de iones móviles. Es un polímero en forma de anillo que transporta K + por su gradiente electroquímico recogiendo K + en un lado de la membrana, difundiéndolo a través de la bicapa y liberando K + en el otro lado. Similar, FCCP, un portador de iones móviles que hace que las membranas tengan fugas selectivas de H +, a menudo se usa para disipar el gradiente electroquímico de H + a través de la membrana interna mitocondrial, bloqueando así la producción de ATP mitocondrial. A23187 es otro ejemplo más de un portador de iones móviles, solo que transporta cationes divalentes como Ca 2+ y Mg 2+. Cuando las células se exponen a A23187, el Ca 2+ entra en el citosol desde el líquido extracelular en un gradiente electroquímico pronunciado. En consecuencia, este ionóforo se usa ampliamente para aumentar la concentración de Ca 2+ libre en el citosol, imitando así ciertos mecanismos de señalización celular (discutidos en el capítulo 15).

Gramicidina A es un ejemplo de ionóforo formador de canales. Es un compuesto dimérico de dos péptidos lineales (de 15 aminoácidos hidrófobos cada uno), que se enrollan entre sí para formar una doble hélice. Se cree que dos dímeros de gramicidina se unen de extremo a extremo a través de la bicapa lipídica para formar lo que probablemente sea el más simple de todos los canales transmembrana, que permite selectivamente que los cationes monovalentes fluyan por sus gradientes electroquímicos. La gramicidina es producida por ciertas bacterias, quizás para matar otros microorganismos al colapsar los gradientes de H +, Na + y K + que son esenciales para su supervivencia, y ha sido útil como antibiótico.


5.3 Transporte activo

Si una sustancia debe entrar en la célula en contra de su gradiente de concentración, la célula debe usar energía libre, a menudo proporcionada por ATP, y proteínas transportadoras que actúan como bombas para mover la sustancia. Las sustancias que se mueven a través de las membranas mediante este mecanismo, un proceso llamado transporte activo, incluyen iones, como Na + y K +. Los gradientes combinados que afectan el movimiento de un ion son su gradiente de concentración y su gradiente eléctrico (la diferencia de carga a través de la membrana) juntos estos gradientes se denominan gradiente electroquímico. Para mover sustancias contra un gradiente electroquímico se requiere energía libre. La bomba de sodio-potasio, que mantiene gradientes electroquímicos a través de las membranas de las células nerviosas en los animales, es un ejemplo de transporte activo primario. La formación de gradientes de H + por transporte activo secundario (cotransporte) es importante en la respiración celular y la fotosíntesis y en el movimiento de glucosa al interior de las células.

La información presentada y los ejemplos resaltados en la sección apoyan los conceptos y los objetivos de aprendizaje descritos en la Gran Idea 2 del Marco del Currículo de Biología AP ®. Los objetivos de aprendizaje enumerados en el marco curricular proporcionan una base transparente para el curso de Biología AP ®, una experiencia de laboratorio basada en la investigación, actividades de instrucción y preguntas del examen AP ®. Un objetivo de aprendizaje fusiona el contenido requerido con una o más de las siete prácticas científicas (SP).

Gran idea 2 Los sistemas biológicos utilizan energía libre y bloques de construcción moleculares para crecer, reproducirse y mantener la homeostasis dinámica.
Comprensión duradera 2.B El crecimiento, la reproducción y la homeostasis dinámica requieren que las células creen y mantengan entornos internos diferentes de sus entornos externos.
Conocimiento esencial 2.B.2 El crecimiento y la homeostasis dinámica se mantienen mediante el movimiento constante de moléculas a través de las membranas.
Práctica de la ciencia 1.4 El alumno puede utilizar representaciones y modelos para analizar situaciones o resolver problemas de forma cualitativa y cuantitativa.
Objetivo de aprendizaje 2.12 El estudiante es capaz de utilizar representaciones y modelos para analizar situaciones o resolver problemas cualitativa y cuantitativamente para investigar si la homeostasis dinámica se mantiene mediante el movimiento activo de moléculas a través de las membranas.

Apoyo a los profesores

Discuta con los estudiantes las diferencias entre el transporte pasivo y activo utilizando elementos visuales como este video.

Las preguntas del desafío de práctica científica contienen preguntas de prueba adicionales para esta sección que lo ayudarán a prepararse para el examen AP. Estas preguntas abordan los siguientes estándares:
[APLO 2.10] [APLO 2.17] [APLO 1.2] [APLO 3.24]

Los mecanismos de transporte activo requieren el uso de la energía celular, 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 es mayor que su concentración en el líquido extracelular (y viceversa), la célula debe usar energía para mover la sustancia. Algunos mecanismos de transporte activo mueven materiales de pequeño peso molecular, como los iones, a través de la membrana. Otros mecanismos transportan moléculas mucho más grandes.

Gradiente electroquímico

Hemos hablado de gradientes de concentración simples (concentraciones diferenciales de una sustancia a través de un espacio o una membrana), pero en los sistemas vivos, los gradientes son más complejos. Debido a que los iones entran y salen de las células y las células contienen proteínas que no se mueven a través de la membrana y en su mayoría tienen carga negativa, también existe un gradiente eléctrico, una diferencia de carga, a través de la membrana plasmática. El interior de las células vivas es eléctricamente negativo con respecto al líquido extracelular en el que se bañan y, al mismo tiempo, las células tienen concentraciones más altas de potasio (K +) y concentraciones más bajas de sodio (Na +) que el líquido extracelular. . Entonces, en una célula viva, el gradiente de concentración de Na + tiende a conducirlo hacia el interior de la célula, y el gradiente eléctrico de Na + (un ion positivo) también tiende a conducirlo hacia adentro hacia el interior cargado negativamente. Sin embargo, la situación es más compleja para otros elementos como el potasio. El gradiente eléctrico de K +, un ion positivo, también tiende a impulsarlo hacia la célula, pero el gradiente de concentración de K + tiende a impulsar a K + fuera de la celda (Figura 5.17). El gradiente combinado de concentración y carga eléctrica que afecta a un ion se denomina gradiente electroquímico.

Conexión visual

  1. Aumenta el transporte de aminoácidos al interior de la célula.
  2. Se detiene el transporte de aminoácidos al interior de la célula.
  3. El transporte de aminoácidos al interior de la célula no se ve afectado por el pH.
  4. Disminuye el transporte de aminoácidos al interior de la célula.

Moverse contra un degradado

Para mover sustancias contra una concentración o gradiente electroquímico, la celda debe usar energía. Esta energía se obtiene del ATP generado a través del metabolismo celular. Los mecanismos de transporte activos, denominados colectivamente bombas, actúan contra los gradientes electroquímicos. Pequeñas sustancias pasan constantemente a través de las membranas plasmáticas. El transporte activo mantiene las concentraciones de iones y otras sustancias que necesitan las células vivas frente a estos movimientos pasivos. Gran parte del suministro de energía metabólica de una célula se puede gastar en el mantenimiento de estos procesos. (La mayor parte de la energía metabólica de un glóbulo rojo se usa para mantener el desequilibrio entre los niveles de sodio y potasio exterior e interior que requiere la célula). Debido a que los mecanismos de transporte activo dependen del metabolismo de la célula para obtener energía, son sensibles a muchos venenos metabólicos que interfieren con el suministro de ATP.

Existen dos mecanismos para el transporte de material de pequeño peso molecular y moléculas pequeñas. El transporte activo primario mueve iones a través de una membrana y crea una diferencia de carga a través de esa membrana, que depende directamente del ATP. El transporte activo secundario describe el movimiento de material que se debe al gradiente electroquímico establecido por el transporte activo primario que no requiere ATP directamente.

Proteínas portadoras para transporte activo

Una adaptación importante de la membrana para el transporte activo es la presencia de proteínas transportadoras o bombas específicas para facilitar el movimiento: existen tres tipos de estas proteínas o transportadores (Figura 5.18). 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 direcciones diferentes. 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 proteínas transportadoras son Ca 2+ ATPasa y H + ATPasa, que transportan solo iones calcio y solo iones hidrógeno, respectivamente. Ambos son bombas.

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El transporte activo primario que funciona con el transporte activo de sodio y potasio permite que ocurra el transporte activo secundario. El segundo método de transporte todavía se considera activo porque depende del uso de energía al igual que el transporte primario (ejemplo ilustrativo).

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 K + al interior de la célula mientras saca Na + al mismo tiempo, en una proporción de tres Na + por cada dos iones K + que entran. La ATPasa Na + -K + existe en dos formas, dependiendo en su orientación hacia el interior o exterior de la célula y su afinidad por los iones de sodio o potasio. El proceso consta de los siguientes seis pasos:

  1. Con la enzima orientada hacia el interior de la célula, el portador tiene una alta afinidad por los iones de sodio. Tres iones se unen a la proteína.
  2. La proteína transportadora hidroliza el ATP y se le adhiere un grupo fosfato de baja energía.
  3. 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 abandonan el portador.
  4. El cambio de forma aumenta la afinidad del portador por los iones de potasio, y dos de estos iones se unen a la proteína. Posteriormente, el grupo fosfato de baja energía se desprende del portador.
  5. Con el grupo fosfato eliminado y los iones de potasio unidos, la proteína transportadora se reposiciona hacia el interior de la célula.
  6. La proteína transportadora, en su nueva configuración, tiene una menor afinidad 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 dentro que fuera. Por cada tres iones de sodio que salen, entran dos iones de potasio. Esto hace que el interior sea un poco más negativo en relación con el exterior. Esta diferencia de cargo es importante para crear las condiciones necesarias para el proceso secundario. Por lo tanto, la bomba de sodio-potasio es una bomba electrogénica (una bomba que crea un desequilibrio de carga) que contribuye al potencial de membrana.


Transporte de iones a través de la membrana celular.

Los organismos vivos se pueden descomponer en órganos, glándulas, tejidos, células y orgánulos. Es muy interesante en biología saber cómo los solutos y el agua entran y salen de las células y los orgánulos. Se debe prestar mayor atención a los eritrocitos y a las mitocondrias y al síndrome de Shydrion. La membrana celular es una estructura compleja de lipoproteínas.

Algunos canales están continuamente abiertos, mientras que otros están cerrados, es decir, tienen puertas que se abren o se cierran. Algunos están activados por alteraciones en el potencial de membrana (activados por voltaje), mientras que otros se abren o cierran cuando se unen a un ligando (activados por ligando).

El ligando suele ser externo (neurotransmisor u hormona) o interno (Ca ++ intracelular, cAMP). Otras proteínas de transporte son portadores que se unen a iones y otras moléculas y luego cambian su configuración, moviendo la molécula unida de un lado de la membrana celular al otro.

Las moléculas se mueven desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración (por su gradiente químico). Los cationes se mueven a áreas cargadas negativamente mientras que los aniones se mueven a áreas cargadas positivamente (por su gradiente eléctrico), canal controlado por ligando y timidez.

Algunas de las proteínas transportadoras se denominan unipuertos porque transportan solo una sustancia. Otros se denominan simportadores porque el transporte requiere la unión de más de una sustancia a la proteína de transporte y las sustancias se transportan juntas a través de la membrana.

En la mucosa intestinal que es responsable del cotransporte mediante la difusión facilitada de Na + y glucosa y glucosa desde la luz intestinal hacia las células de la mucosa. Otros transportadores se denominan antipuertos porque intercambian una sustancia por otra. Ejemplo: Na + y # 8211 K + ATPasa.

Cataliza la hidrólisis de ATP a ADP y utiliza la energía para extruir 3Na + de la célula y llevar 2K + a la célula por cada mol de ATP hidrolizado. Se dice que la bomba tiene una relación de acoplamiento de 3/2. Su actividad es inhibida por la ouabaína y relacionada con los glucósidos digitálicos utilizados en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca.

La Na + -K + ATPasa es un heterodímero formado por subunidades α y β.

El transporte de Na + y K + se produce a través de una subunidad.

La subunidad β es una glicoproteína.

Las sustancias que atraviesan la bicapa lipídica de la membrana celular por simple difusión son:

1. Todas las sustancias solubles en lípidos.

2. Gases solubles en lípidos, principalmente CO2, O2 y N2.

3. El agua, aunque no es soluble en lípidos, pasa debido al pequeño tamaño molecular y la alta energía cinética.

Las sustancias que atraviesan los canales de proteínas de la membrana celular por simple difusión son:

1. Iones principalmente Na +, K + y Ca ++.

A. Difusión pasiva:

1. Algunos solutos atraviesan la membrana celular por simple difusión con el gradiente de concentración y timidez.

Esto se puede expresar mediante la modificación de la ley de Fick & # 8217:

donde, P = el coeficiente de permeabilidad.

C0 y CI = la concentración de la solución dentro y fuera de la membrana, respectivamente.

ds / dt = velocidad de movimiento del soluto.

2. Los solutos solubles en lípidos pasan más fácilmente a través de las membranas celulares que los solutos insolubles en lípidos. Porque la membrana celular consta de pequeños poros llenos de agua de ra & shydius de aproximadamente 0,4 nm. a través del cual pasan solutos solubles en agua de tamaño molecular adecuado, rodeados de áreas lipídicas a través de las cuales penetran solutos solubles en lípidos.

3. El agua se difunde a través de los poros de la célula desde una solución de baja concentración a una solución de alta concentración y este & # 8220 flujo masivo & # 8221 de líquido a través de la membrana acelerará las moléculas que se difunden en la dirección del flujo y ralentizará las que se mueven. la dirección opuesta. Este efecto & # 8220drag & # 8221 es una segunda fuerza que actúa en difusión pasiva.

4. La tercera fuerza que puede actuar es un potencial eléctrico a través de la membrana. Muchas membranas celulares pueden mantener una diferencia potencial entre su interior y su exterior y el gradiente potencial actúa como una fuerza impulsora para el transporte pasivo a través de la célula. La membrana actúa como barrera pasiva.

B. Transferencia facilitada:

1. Algunos compuestos, por ejemplo, azúcar, aminoácidos, atraviesan las membranas a un ritmo mayor de lo esperado. Esto se debe al efecto de un portador.

2. El portador en la membrana se combina con la sustancia a ser transportada y de alguna manera transportada a través de la membrana y liberada por el otro lado.

3. En caso de reacciones enzimáticas, existe un & # 8220 efecto de saturación & # 8221. La velocidad de transporte del soluto aumenta cuando el portador, la enzima, está saturado. Este tipo se denomina algunos & momentos tímidos & # 8220 difusión catalizada & # 8221.

4. Otro mecanismo es que la sustancia a transferir se convierte en otra que penetrará más fácilmente en la membrana, por ejemplo, la membrana mitocondrial es impermeable a los derivados de acil coenzima A. El grupo acilo se transfiere a car & shynitine para formar un derivado de acil carnitina que puede atravesar la membrana. El derivado de acil coenzima A luego se reforma en el otro lado de la membrana tímida.

Los ácidos grasos también se pueden transferir dentro y fuera de las mitocondrias.

La acetil-CoA dentro de las mitocondrias se puede transferir a oxaloacetato para producir citrato al que la membrana mitocondrial y la membrana timida es permeable. El citrato pasa al citoplasma donde se divide enzimáticamente para dar acetil-CoA nuevamente.

1. La membrana celular forma bolsas o invaginaciones que pueden atraer materiales del exterior hacia el interior de la célula.

2. Las vesículas se extienden al interior de la celda donde se pellizcan y finalmente liberan su contenido en la celda de alguna manera desconocida.

3. Este proceso ocurre en los animales fetales y recién nacidos y ayuda a la absorción de proteínas intactas del intestino.

D. Transporte de iones:

1. La propia membrana contiene grupos polares y, por lo tanto, está cargada eléctricamente.

2. El transporte de la mayoría de los iones ocurre más lentamente que el de los no electrolitos. Pero H +, OH - penetra fácilmente en todas las membranas celulares. El glóbulo rojo es fácilmente penetrado por Cl - y HCO - 3.

3. En el caso de los iones, especialmente Na + y K +, la permeabilidad es muy pequeña. La alta concentración de K + y la baja concentración de Na + que se encuentran a menudo en las células se mantienen mediante un mecanismo especial que implica el gasto de energía.

E. Transporte activo:

1. El proceso por el cual los solutos pueden atravesar membranas en contra de su gradiente de concentración requiere energía. Este proceso se denomina transporte activo.

2. El transporte activo está involucrado en la absorción y eliminación del intestino delgado de glucosa y galactosa, aminoácidos y otras sustancias importantes para el cuerpo.

3. Un dispositivo de transporte activo que fuerza la salida de Na + y la entrada de K + se ha denominado & # 8220Sodium Pump & # 8221.

4. El mecanismo requiere un portador que puede existir en dos formas con diferentes afinidades por Na + y K +. La ATPasa está involucrada en él (ver transporte activo de glucosa).


Transporte activo

El transporte activo es el movimiento de iones o moléculas a través de una membrana celular en dirección opuesta a la de la difusión, es decir, desde un área de menor concentración a una de mayor concentración. El transporte activo requiere la ayuda de un tipo de proteína llamada proteína transportadora, que utiliza energía suministrada por ATP. Un tipo de canal de transporte activo se unirá a algo que se supone que debe transportar, por ejemplo, un ión de sodio y se mantendrá en él hasta que aparezca una molécula de ATP y se una a la proteína.

Otro tipo de transporte activo es el transporte activo "secundario". En este tipo de transporte activo, la bomba de proteínas no usa ATP en sí, pero la célula debe gastar ATP para mantenerla funcionando.

En 1848, el fisiólogo alemán Emil Heinrich du Bois-Reymond sugirió la posibilidad del transporte activo de sustancias a través de las membranas. Rosenberg (1948) formuló el concepto de transporte activo en base a consideraciones energéticas, pero luego sería redefinido.

A diferencia del transporte pasivo, que usa la energía cinética y la entropía natural de las moléculas que se mueven hacia abajo en un gradiente, el transporte activo usa energía celular para moverlas contra un gradiente, repulsión polar u otra resistencia. El transporte activo suele estar asociado a la acumulación de altas concentraciones de moléculas que la célula necesita, como iones, glucosa y aminoácidos.

Clasificaciones y funciones del transporte activo

Los mecanismos de transporte activos se pueden dividir en dos categorías. El transporte activo primario utiliza directamente una fuente de energía química (por ejemplo, ATP) para mover moléculas a través de una membrana en contra de su gradiente. El transporte activo secundario (cotransporte), por otro lado, utiliza un gradiente electroquímico, generado por el transporte activo, como fuente de energía para mover moléculas en contra de su gradiente y, por lo tanto, no requiere directamente una fuente química de energía como el ATP.

Transporte activo primario: La mayoría de las enzimas que realizan este tipo de transporte son ATPasas transmembrana. Una ATPasa primaria universal para toda la vida animal es la bomba de sodio-potasio, que ayuda a mantener el potencial celular. Una de las bombas más importantes en las células animales es la bomba de sodio-potasio, que mueve el Na + fuera de las células y el K + hacia ellas. Debido a que el proceso de transporte utiliza ATP como fuente de energía, se considera un ejemplo de transporte activo primario.

Transporte activo secundario: En el transporte activo secundario, el movimiento de los iones de sodio hacia abajo en su gradiente se acopla al transporte cuesta arriba de otras sustancias por una proteína portadora compartida (un cotransportador). Por ejemplo, en la figura siguiente, una proteína transportadora permite que los iones de sodio se muevan hacia abajo en su gradiente, pero simultáneamente lleva una molécula de glucosa hacia arriba por su gradiente y hacia la célula. La proteína transportadora utiliza la energía del gradiente de sodio para impulsar el transporte de moléculas de glucosa.

En agosto de 1960, en Praga, Robert K. Crane presentó por primera vez su descubrimiento del cotransporte sodio-glucosa como mecanismo de absorción intestinal de glucosa. El descubrimiento de Crane & # 8217 del cotransporte fue la primera propuesta de acoplamiento de flujo en biología.

Tipos de transporte activo

  • Bombas antipuerto - Las bombas anti-puerto son bombas que transportan una sustancia en una dirección, mientras transportan otra sustancia en la otra dirección. Estas bombas son extremadamente eficientes porque muchas de ellas pueden usar una molécula de ATP para realizar estas dos tareas diferentes.
  • Bombas Symport - Las bombas Symport aprovechan los gradientes de difusión: diferencias en la concentración que hacen que las sustancias se muevan naturalmente de áreas de concentración alta a baja para mover sustancias. En el caso de una bomba simportadora, una sustancia que “quiere” moverse de un área de alta concentración a una baja concentración se usa para “transportar” otra sustancia contra su gradiente de concentración.
  • Endocitosis - En la endocitosis, la célula usa proteínas en su membrana para doblar la membrana en forma de bolsillo. Este bolsillo crece hasta que se pellizca, volviendo a formar la membrana celular a su alrededor y atrapando el bolsillo y su contenido dentro de la célula. Estos bolsillos de membrana, que se utilizan para transportar materiales dentro o entre las células, se denominan "vesículas".
  • Exocitosis - La exocitosis es lo opuesto a la endocitosis. En la exocitosis, la célula crea una vesícula para encerrar algo que está dentro de sí misma, con el propósito de moverlo hacia afuera. En las células eucariotas, los productos proteicos se fabrican en el retículo endoplásmico. A menudo, el retículo endoplásmico las empaqueta en vesículas y las envía al aparato de Golgi.

Las plantas necesitan absorber sales minerales del suelo u otras fuentes, pero estas sales existen en una solución muy diluida. El transporte activo permite que estas células absorban sales de esta solución diluida en contra de la dirección del gradiente de concentración.


Biología 171

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Comprender cómo los gradientes electroquímicos afectan a los iones.
  • Distinguir entre transporte activo primario y transporte activo secundario

Los mecanismos de transporte activo requieren 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 es mayor que su concentración en el líquido extracelular (y viceversa), la célula debe usar energía para mover la sustancia. Algunos mecanismos de transporte activo mueven materiales de pequeño peso molecular, como los iones, a través de la membrana. Otros mecanismos transportan moléculas mucho más grandes.

Gradiente electroquímico

Hemos hablado de gradientes de concentración simples (concentraciones diferenciales de una sustancia en un espacio o una membrana), pero en los sistemas vivos, los gradientes son más complejos. Debido a que los iones entran y salen de las células y las células contienen proteínas que no se mueven a través de la membrana y en su mayoría tienen carga negativa, también existe un gradiente eléctrico, una diferencia de carga, a través de la membrana plasmática. El interior de las células vivas es eléctricamente negativo con respecto al líquido extracelular en el que se bañan, y al mismo tiempo, las células tienen concentraciones más altas de potasio (K +) y concentraciones más bajas de sodio (Na +) que el líquido extracelular. Por lo tanto, en una célula viva, el gradiente de concentración de Na + tiende a conducirlo hacia el interior de la célula, y su gradiente eléctrico (un ion positivo) también lo impulsa hacia adentro, hacia el interior cargado negativamente. Sin embargo, la situación es más compleja para otros elementos como el potasio. El gradiente eléctrico de K +, un ion positivo, también lo impulsa hacia la célula, pero el gradiente de concentración de K + impulsa a K + fuera de la celda ((Figura)). Llamamos gradiente electroquímico al gradiente de concentración combinado y la carga eléctrica que afecta a un ion.


Inyectar una solución de potasio en la sangre de una persona es letal. Así mueren los sujetos de la pena capital y la eutanasia. ¿Por qué cree que una inyección de solución de potasio es letal?

Moverse contra un degradado

Para mover sustancias contra una concentración o gradiente electroquímico, la celda debe usar energía. Esta energía proviene del ATP generado a través del metabolismo celular. Los mecanismos de transporte activos, o bombas, actúan contra los gradientes electroquímicos. Pequeñas sustancias pasan constantemente a través de las membranas plasmáticas. El transporte activo mantiene las concentraciones de iones y otras sustancias que las células vivas requieren ante estos movimientos pasivos. Una célula puede gastar gran parte de su suministro de energía metabólica manteniendo estos procesos. (Un glóbulo rojo utiliza la mayor parte de su energía metabólica para mantener el desequilibrio entre los niveles de sodio y potasio exteriores e interiores que necesita la célula). Debido a que los mecanismos de transporte activo dependen del metabolismo de la célula para obtener energía, son sensibles a muchos venenos metabólicos que interfieren con el suministro de ATP.

Existen dos mecanismos para transportar material de pequeño peso molecular y moléculas pequeñas. El transporte activo primario mueve iones a través de una membrana y crea una diferencia de carga a través de esa membrana, que depende directamente del ATP. El transporte activo secundario no requiere ATP directamente: en cambio, es el movimiento de material debido al gradiente electroquímico establecido por el transporte activo primario.

Proteínas portadoras para transporte activo

Una adaptación importante de la membrana para el transporte activo es la presencia de proteínas transportadoras o bombas específicas para facilitar el movimiento: existen tres tipos de proteínas o transportadores ((Figura)). 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 direcciones diferentes. 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 proteínas transportadoras son Ca 2+ ATPasa y H + ATPasa, que transportan solo iones calcio y solo iones hidrógeno, respectivamente. Ambos son bombas.


Transporte activo primario

El transporte activo primario que funciona con el transporte activo de sodio y potasio permite que ocurra el transporte activo secundario. El segundo método de transporte sigue activo porque depende del uso de energía al igual que el transporte primario ((Figura)).


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 K + al interior de la célula mientras saca Na + al mismo tiempo, en una proporción de tres Na + por cada dos iones K + que entran. La ATPasa Na + -K + existe en dos formas, según en su orientación hacia el interior o exterior de la celda y su afinidad por los iones de sodio o potasio. El proceso consta de los siguientes seis pasos.

  1. Con la enzima orientada hacia el interior de la célula, el portador tiene una alta afinidad por los iones de sodio. Tres iones se unen a la proteína.
  2. La proteína transportadora hidroliza el ATP y se le adhiere un grupo fosfato de baja energía.
  3. 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 abandonan el portador.
  4. El cambio de forma aumenta la afinidad del portador por los iones de potasio, y dos de estos iones se unen a la proteína. Posteriormente, el grupo fosfato de baja energía se desprende del portador.
  5. Con el grupo fosfato eliminado y los iones de potasio unidos, la proteína transportadora se reposiciona hacia el interior de la célula.
  6. La proteína transportadora, en su nueva configuración, tiene una menor afinidad por el potasio y los dos iones se mueven hacia 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 dentro que fuera. Por cada tres iones de sodio que se mueven, entran dos iones de potasio. Esto hace que el interior sea un poco más negativo en relación con el exterior. Esta diferencia de cargo 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.

Ver animación: Cómo funciona la bomba de sodio y potasio (animación Flash) del transporte activo en una ATPasa de sodio y potasio.

Transporte Activo Secundario (Co-transporte)

El transporte activo secundario trae iones de sodio, y posiblemente otros compuestos, al interior de la célula. A medida que las concentraciones de iones de sodio se acumulan fuera de la membrana plasmática debido al proceso de transporte activo primario, esto crea un gradiente electroquímico. Si existe una proteína de canal y está abierta, los iones de sodio atravesarán la membrana. Este movimiento transporta otras sustancias que pueden adherirse a la proteína transportadora a través de la membrana ((Figura)). Muchos aminoácidos, así como la glucosa, ingresan a la célula de esta manera. Este proceso secundario también almacena iones de hidrógeno de alta energía en las mitocondrias de las células vegetales y animales para producir ATP. La energía potencial que se acumula en los iones de hidrógeno almacenados se traduce en energía cinética a medida que los iones surgen a través del canal de la proteína ATP sintasa, y esa energía luego convierte el ADP en ATP.


Si el pH fuera de la célula disminuye, ¿esperaría que la cantidad de aminoácidos transportados a la célula aumente o disminuya?

Resumen de la sección

El gradiente combinado que afecta a un ion incluye su gradiente de concentración y su gradiente eléctrico. Un ión positivo, por ejemplo, podría difundirse en una nueva área, por su gradiente de concentración, pero si se está difundiendo en un área de carga neta positiva, su gradiente eléctrico dificulta su difusión. Cuando se trata de iones en soluciones acuosas, se deben considerar combinaciones electroquímicas y de gradiente de concentración, en lugar de solo el gradiente de concentración solo. Las células vivas necesitan ciertas sustancias que existen dentro de la célula en concentraciones mayores que las que existen en el espacio extracelular. Mover sustancias por sus gradientes electroquímicos requiere energía de la celda. El transporte activo utiliza energía almacenada en ATP para alimentar este transporte. El transporte activo de materiales de tamaño molecular pequeño utiliza proteínas integrales en la membrana celular para mover los materiales. Estas proteínas son análogas a las bombas. Algunas bombas, que realizan transporte activo primario, se acoplan directamente con ATP para impulsar su acción. En el cotransporte (o transporte activo secundario), la energía del transporte primario puede mover otra sustancia al interior de la célula y ascender por su gradiente de concentración.

Conexiones de arte

(Figura) Inyectar una solución de potasio en la sangre de una persona es letal. La pena capital y la eutanasia utilizan este método en sus sujetos. ¿Por qué cree que una inyección de solución de potasio es letal?

(Figura) Las células suelen tener una alta concentración de potasio en el citoplasma y están bañadas en una alta concentración de sodio. La inyección de potasio disipa este gradiente electroquímico. En el músculo cardíaco, el potencial de sodio / potasio es responsable de transmitir la señal que hace que el músculo se contraiga. Cuando este potencial se disipa, la señal no se puede transmitir y el corazón deja de latir. Las inyecciones de potasio también se utilizan para evitar que el corazón lata durante la cirugía.

(Figura) Si el pH fuera de la célula disminuye, ¿esperaría que la cantidad de aminoácidos transportados a la célula aumente o disminuya?

(Figura) Una disminución en el pH significa un aumento en los iones H + cargados positivamente y un aumento en el gradiente eléctrico a través de la membrana. Aumentará el transporte de aminoácidos al interior de la célula.

Respuesta libre

¿De dónde obtiene la célula la energía para los procesos de transporte activo?

La célula recolecta energía del ATP producido por su propio metabolismo para impulsar los procesos de transporte activo, como la actividad de las bombas.

¿Cómo contribuye la bomba de sodio-potasio a la carga negativa neta del interior de la célula?

La bomba de sodio-potasio expulsa tres iones Na + (positivos) por cada dos iones K + (positivos) que bombea, por lo que la celda pierde una carga positiva en cada ciclo de la bomba.

La glucosa de los alimentos digeridos ingresa a las células epiteliales intestinales por transporte activo. ¿Por qué las células intestinales utilizarían el transporte activo cuando la mayoría de las células corporales utilizan la difusión facilitada?

Las células epiteliales intestinales utilizan el transporte activo para cumplir su función específica como células que transfieren la glucosa de los alimentos digeridos al torrente sanguíneo. Las células intestinales están expuestas a un entorno con niveles de glucosa fluctuantes. Inmediatamente después de comer, la glucosa en la luz intestinal estará alta y podría acumularse en las células intestinales por difusión. Sin embargo, cuando la luz intestinal está vacía, los niveles de glucosa son más altos en las células intestinales. Si la glucosa se moviera por difusión facilitada, esto haría que la glucosa regresara de las células intestinales al intestino. Las proteínas de transporte activas aseguran que la glucosa se mueva hacia las células intestinales y no pueda regresar al intestino. También asegura que el transporte de glucosa continúe ocurriendo incluso si ya hay altos niveles de glucosa en las células intestinales. Esto maximiza la cantidad de energía que el cuerpo puede recolectar de los alimentos.

El intercambiador de sodio / calcio (NCX) transporta el sodio y el calcio a las células del músculo cardíaco. Describa por qué este transportador se clasifica como transporte activo secundario.

El NCX mueve el sodio por su gradiente electroquímico hacia la celda. Dado que el gradiente electroquímico del sodio es creado por la bomba de Na + / K +, una bomba de transporte que requiere hidrólisis de ATP para establecer el gradiente, el NCX es un proceso de transporte activo secundario.

Glosario


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