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5.12: Transporte activo secundario
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Secondary Active Transport
 
TRANSCRIPCIÓN

5.12: Secondary Active Transport

5.12: Transporte activo secundario

One example of how cells use the energy contained in electrochemical gradients is demonstrated by glucose transport into cells. The ion vital to this process is sodium (Na+), which is typically present in higher concentrations extracellularly than in the cytosol. Such a concentration difference is due, in part, to the action of an enzyme “pump” embedded in the cellular membrane that actively expels Na+ from a cell. Importantly, as this pump contributes to the high concentration of positively-charged Na+ outside a cell, it also helps to make this environment “more positive” than the intracellular region. As a result, both the chemical and electrical gradients of Na+ point towards the inside of a cell, and the electrochemical gradient is similarly directed inwards.

Sodium-glucose Cotransporters

Sodium-glucose cotransporters (SGLTs) exploit the energy stored in this electrochemical gradient. These proteins, primarily located in the membranes of intestinal or kidney cells, help in the absorption of glucose from the lumen of these organs into the bloodstream. In order to function, both an extracellular glucose molecule and two Na+ must bind to the SGLT. As Na+ migrates into a cell through the transporter, it travels with its electrochemical gradient, expelling energy that the protein uses to move glucose inside a cell—against its chemical gradient, since this sugar tends to be at a higher concentration within a cell. As a result, glucose travels uphill against its concentration gradient simultaneously with Na+ that travels down its electrochemical gradient. This is an example of secondary active transport, so-named because the energy source used is electrochemical in nature, rather than the primary form of ATP.

Therapies Targeting SGLTs

Given the role of glucose in certain diseases, scientists have begun to look at ways of interfering with glucose transport into cells. For example, diabetes is characterized by excess glucose in the bloodstream, which can lead to nerve damage and other complications. As a result, some researchers are assessing how SGLT expression differs between diabetics and non-diabetics, and whether inhibiting different SGLTs can help treat the disease. Alternatively, since cancer cells have been demonstrated to require more glucose compared to their normal counterparts, other investigators are examining whether glucose transporters can be a new target of anti-cancer therapies.

Un ejemplo de cómo las células utilizan la energía contenida en los gradientes electroquímicos se demuestra mediante el transporte de glucosa a las células. El ion vital para este proceso es el sodio (Na+), que normalmente está presente en concentraciones más altas extracelularmente que en el citosol. Tal diferencia de concentración se debe, en parte, a la acción de una enzima "bomba" incrustada en la membrana celular que expulsa activamente Na+ de una célula. Es importante destacar que, como esta bomba contribuye a la alta concentración de Na + cargado positivamentefuera de una célula, también ayuda a hacer este entorno "más positivo" que la región intracelular. Como resultado, tanto los gradientes químicos como eléctricos de Na+ apuntan hacia el interior de una célula, y el gradiente electroquímico se dirige de manera similar hacia adentro.

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 del lumen de estos órganos en el torrente sanguíneo. Para funcionar, tanto una molécula de glucosa extracelular como dos Na+ deben unirse al SGLT. A medida que Na+ migra a una célula a través del transportador, viaja con su gradiente electroquímico, expulsando la energía que la proteína utiliza para mover la glucosa dentro de una célula, contra 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 Na+ que viaja por su gradiente electroquímico. Este es un ejemplo de transporte activo secundario, así llamado porque la fuente de energía utilizada es de naturaleza electroquímica, en lugar de la forma primaria de ATP.

Terapias dirigidas a SGLTs

Dado el papel de la glucosa en ciertas enfermedades, los científicos han comenzado a buscar formas de interferir con el transporte de glucosa en las células. Por ejemplo, la diabetes se caracteriza por el 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 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.


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