5.12: Transporte Activo Secundario

Un ejemplo de cómo las células utilizan la energía contenida en los gradientes electroquímicos lo demuestra el transporte de glucosa al interior de las células. El ion vital para este proceso es el sodio (Na⁺), que normalmente está presente en concentraciones más altas a nivel extracelular que en el citosol. Esta diferencia de concentración se debe, en parte, a la acción de una “bomba” enzimática incrustada en la membrana celular que expulsa activamente el Na⁺ de la célula. Es importante destacar que, como esta bomba contribuye a la alta concentración de Na⁺ cargado positivamente fuera de la célula, también ayuda a que este entorno sea “más positivo” que la región intracelular. Como resultado, tanto el gradiente químico como el eléctrico de Na⁺ apuntan hacia el interior de una célula, y el gradiente electroquímico se dirige de manera similar hacia el interior.

Cotransportadores de sodio-glucosa

Los cotransportadores de sodio-glucosa (SGLT) explotan la energía almacenada en este gradiente electroquímico. Estas proteínas, ubicadas principalmente en las membranas de las células intestinales o renales, ayudan en la absorción de glucosa desde la luz de estos órganos hacia el torrente sanguíneo. Para funcionar, tanto una molécula de glucosa extracelular como dos Na⁺ deben unirse al SGLT. A medida que el Na⁺ migra hacia una célula a través del transportador, viaja con su gradiente electroquímico, expulsando energía que la proteína utiliza para mover la glucosa dentro de una célula, en contra de su gradiente químico, ya que este azúcar tiende a estar en una concentración más alta dentro de una célula. Como resultado, la glucosa viaja cuesta arriba contra su gradiente de concentración simultáneamente con el Na⁺ que viaja hacia abajo su gradiente electroquímico. Este es un ejemplo de transporte activo secundario, llamado así porque la fuente de energía utilizada es de naturaleza electroquímica, en lugar de la forma primaria de ATP.

Terapias dirigidas a los SGLT

Teniendo en cuenta el papel de la glucosa en determinadas enfermedades, los científicos han comenzado a buscar formas de interferir con el transporte de glucosa al interior de las células. Por ejemplo, la diabetes se caracteriza por un exceso de glucosa en el torrente sanguíneo, lo que puede provocar daño a los nervios y otras complicaciones. Como resultado, algunos investigadores están evaluando cómo la expresión de SGLT difiere entre diabéticos y no diabéticos, y si la inhibición de diferentes SGLT puede ayudar a tratar la enfermedad. Alternativamente, dado que se ha demostrado que las células cancerosas requieren más glucosa en comparación con sus contrapartes normales, otros investigadores están examinando si los transportadores de glucosa pueden ser un nuevo objetivo de las terapias contra el cáncer.

- [Narrador] Aunque principalmente el transporte

activo se basa en proteínas de la membrana celular,

Este último utiliza energía almacenada en iones.

gradientes electroquímicos, no ATP,

para alimentar estas proteínas y cambiar las moléculas,

Como la glucosa, en las células, contra los gradientes.

Una proteína que muestra el transporte activo secundario

es el cotransportador de glucosa de sodio 1.

Inicialmente, este transportador se posiciona

de manera que el lado del citoplasma esté cerrado,

pero el extremo extracelular abierto. Esto

expone dos sitios de unión de sodio cargados negativamente

al ambiente, que luego se unen

por iones de sodio cargados positivamente.

Dado que más iones de sodio pueblan el espacio extracelular

que el citoplasma, y el interior de la célula

es más negativo, en comparación con su entorno,

los iones de sodio unidos al transportador

se están moviendo hacia su gradiente electroquímico.

Esto libera energía, permitiendo que la proteína

Cambie la confirmación y aumente su afinidad

para la glucosa, presente en un bajo nivel exterior

pero una alta concentración dentro de la célula.

Una molécula de glucosa se adhiere al transportador

y esta unión simultánea de sodio y azúcar

hace que la proteína cierre su región extracelular

y abrir el citoplasma hacia el lado.

Los iones de sodio se desprenden y entran en el citoplasma.

Esto disminuye la afinidad de la proteína para la glucosa

y el azúcar se libera posteriormente.

Es cotransportado con los iones a la celda

pero en contra de su gradiente de concentración.

Una vez vacío, el transportador vuelve

a su orientación inicial.