domingo, 10 de abril de 2011

Bomba de Sodio-Potasio




Bomba de Sodio-Potasio
Prieto-Martín, Álvaro










La bomba sodio-potasio consta de dos proteínas globulares distintas: una de mayor tamaño denominada subunidad alfa, que tiene un peso molecular de aproximadamente 100.000, y una más pequeña denominada subunidad beta, que tiene un peso molecular de aproximadamente 55.000. Esta última no tiene función conocida salvo que podría anclar el complejo proteico a la membrana lipídica, y la de mayor tamaño tiene tres características específicas que son importantes para el funcionamiento de la bomba:
1.      Tiene tres puntos receptores para la unión de iones sodio en la porcíon de la proteína que protruye hacia el interior de la célula.
2.      Tiene dos puntos receptores para iones potasio en el exterior.
3.      La porción interior de esta proteína cerca de los puntos de unión al sodio tiene actividad ATPasa.

El funcionamiento de la bomba es el siguiente: cuando dos iones potasio se unen al exterior de la proteína transportadora y tres iones sodio se unen al interior se activa la función ATPasa de la proteína la cual escinde una molécula de ATP, dividiéndola en ADP y liberando un enlace de energía de fosfato de alta energía. Se cree que esta energía liberada produce un cambio químico y conformacional en la molécula transportadora proteica, transportando los tres iones sodio hacia el exterior y los dos iones potasio hacia el interior. http://www.youtube.com/watch?v=XB3pKgs0ltA&feature=player_embedded

La bomba sodio-potasio ATPasa puede funcionar además a la inversa. Si se aumentan experimentalmente los gradientes electroquímicos de sodio y de potasio lo suficiente como para que la energía que se almacena en sus gradientes sea mayor que la energía química de la hidrólisis del ATP, estos iones se desplazarán según sus gradientes de concentración y la bomba sodio-potasio sintetizará ATP a partid de ADP y fosfato. Por tanto, la forma fosforilada de la bomba sodio-potasio puede donar su fosfato al ADP para producir ATP o puede utilizar la energía para modificar su conformación y bombear sodio fuera de la célula y potasio hacia el interior de la célula. Por tanto, las concentraciones relativas de ATP, ADP y fosfato, así como los gradientes electroquímicos de sodio y potasio, determinan la dirección de la reacción enzimática. En algunas células como las células nerviosas eléctricamente activas, del 60% al 70% de las necesidades de energía de las células puede estar dedicada a bombear sodio fuera de la célula y potasio hacia el interior de la célula.

Una de las funciones más importantes de la bomba sodio-potasio es controlar el volumen de todas las células. Sin la función de esta bomba la mayor parte de las células del cuerpo se hincharía hasta explotar. El mecanismo para controlar el volumen es el siguiente: en el interior de la célula hay grandes cantidades de proteínas y de otras moléculas orgánicas que no pueden escapar de la célula. La mayor parte de ellas tiene carga negativa y, por tanto, atrae grandes cantidades de potasio, sodio y también de otros iones positivos. 

Todas estas moléculas e iones producen ósmosis de agua hacia el interior de la célula. Salvo que este proceso se detenga, la célula se hinchará indefinidamente hasta que explote. El mecanismo normal para impedirlo es la bomba sodio-potasio. Obsérvese de nuevo que este dispositivo bombea tres iones sodio hacia el exterior de la célula por cada dos iones potasio que bombea hacia el interior. Además, la membrana es mucho menos permeable a los iones sodio que a los iones potasio, de modo que una vez que los iones sodio están en el exterior tienen una intensa tendencia a permanecer ahí. Así, esto representa una pérdida neta de iones hacia el exterior de la célula, lo que inicia también la ósmosis de agua hacia el exterior de la célula.

Si una célula comienza a hincharse por cualquier motivo, esto automáticamente activa la bomba sodio-potasio, moviendo aún más iones hacia el exterior y transportando agua con ellos. Por tanto, la bomba sodio-potasio realiza una función continua de vigilancia para mantener el volumen celular normal.

El hecho de que la bomba sodio-potasio desplace tres iones sodio hacia el exterior por cada dos iones potasio que desplaza hacia el interior significa que se desplaza una carga positiva neta desde el interior de la célula hasta el exterior en cada ciclo de bombeo. Esto genera positividad en el exterior de la célula, aunque deja un déficit de iones positivos en el interior de la célula; es decir, produce negatividad en el interior. Por tanto, se dice que la bomba sodio-potasio es electrógena porque genera un potencial eléctrico a través de la membrana celular. Ese potencial eléctrico es requisito básico en las fibras nerviosas y musculares para transmitir señales nerviosas y musculares.

Como se ha dicho antes, la bomba sodio-potasio contribuye en gran medida al potencial de reposo. Hay un bombeo contínuo de tres iones sodio hacia el exterior por cada dos iones potasio que se bombean hacia el interior de la membrana. El hecho de que bombeen más iones sodio hacia el exterior que iones potasio hacia el interior da lugar a una pérdida continua de cargas positivas desde el interior de la membrana; esto genera un grado adicional de negatividad (aproximadamente -4mV) en el interior.

La administración de fármacos digitálicos inhibe esta bomba de sodio-potasio ATPasa, muy empleados en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca.

Referencias

Nachon-Cicciarella, H. sin año. Bomba de sodio y potasio. “en línea”. 04/03/2011. Disponible en: http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/bomba-de-sodio-y-potasio_21.html
Guyton, A. Hall, J., 2006. Textbook of Medical Physiology. 11. ELSEVIER. Barcelona, España. 49, 54, 55.
Anónimo, sin año. www.ucmfarmaciadatos.netai.net Tema 11. Transportadores y bombas. “en línea”. 05/03/2011. Disponible en: http://ucmfarmaciadatos.netai.net/Tercero/Farmacologia/gupo%20b1/TEMA11.TRANSPORTADORESYBOMBASCOMODIANASFRAMCOLOGICAS.pdf
Anónimo, sin año. www.webpages.ull.es Clase 3. Transporte activo primario (Bombas). “en línea”. 05/03/2011. Disponible en: http://webpages.ull.es/users/bioquibi/temascompletos/transporte/Clase%203.htm
Boeree, G., sin año. www.psicologia-online.com El Potencial de Acción. “en línea”.
Santos, A., sin año. www.insn.die.upm.es. “en línea”. 08/03/2011. Disponible en: http://insn.die.upm.es/docs/cerebroSistemaNervioso.pdf

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