Cotransporte: Symport & Antiport.

Cotransportadores

Los cotransportadores son proteínas transmembranales que forman parte del transporte activo. Estas proteínas acoplan el movimiento de una molécula o ion en contra de su gradiente de concentración con el movimiento de uno o más iones cotransportadores bajo su gradiente de concentración, permitiendo así el paso de moléculas grandes como la glucosa al interior de la célula que por transporte pasivo no sería posible introducir. Los hay de dos tipos:

• Simportadores: Son moléculas transmembranales involucran el movimiento de dos o más iones diferentes a través de la membrana fosfolipídica de la membrana en la misma dirección. Generalmente los iones se mueven bajo el gradiente electroquímico permitiendo que la otra molécula se mueva en contra del gradiente de concentración.
• Antiportadores: Son moléculas transmembranales que involucran el movimiento de dos o más iones diferentes a través de la membrana fosfolipídica en direcciones opuestas, donde una especie del soluto se mueve a favor del gradiente electroquímico, permitiendo a las demás especies un movimiento en contra de su gradiente de concentración.

Los cotransportadores al ser parte del transporte activo requieren uso de ATP para llevarse a cabo.

Funcionamiento

Los cotransportadores utilizan la energía almacenada en el gradiente electroquímico de iones, por ejemplo: Na⁺ o H⁺ para ayudar al movimiento en contra del gradiente de otra sustancia, estas sustancias pueden ser pequeñas moléculas orgánicas o iones. El movimiento ayudado por Na⁺ en una célula a través de la membrana plasmática. Una característica importante de los cotransportadores es que no pueden mover una molécula de manera aislada, se requiere el movimiento de dos moléculas. La molécula transportada y el ion o iones cotransportadores. Estos cotransportadores pueden aprovechar la energía de una reacción favorable para acoplar el transporte activo de moléculas en contra de su gradiente de concentración.

Ejemplos

Symportadores

Ejemplo de un symportador de sacarosa

Symportadores de Na⁺

Los symportadores de Na⁺ son usados por las células animales para importar glucosa de la sangre bajo su gradiente de concentración utlizando una u otras proteínas transportadoras de glucosa: GLUT para facilitar este transporte. Sin embargo, ciertas células como las del recubrimiento del intestino delgado y túbulos renales necesitan importar glucosa del lumen intestinal o formar orina en contra de un gradiente de concentración muy grande. Tales células utilizan un Symportador de 2-Na⁺/1-glucosa, al cual es una proteína que acopla la entrada de una molécula de glucosa por la entrada de dos iones Na⁺. Se cree que el symportador de 2-Na⁺/1-glucosa tiene 14 α helices que cruzan la membrana con el C-terminal y el N-terminal dentro del citosol. Esta porción de la molécula actua como uniporter de glucosa. El N-terminal de la proteína incluye de 1 a 9 hélices que son requeridas para acoplar Na⁺ y la glucosa que se transporta en contra de su gradiente.

Antiportadores

Antiportador Na⁺/Ca²⁺

El antiportador de 3-Na⁺/1-Ca²⁺ encontrado en músculo cardiáco se encarga de mantener una baja concentración de Ca²⁺ en el citosol con gasto de ATP. Esto se da por la entrada de 3 iones de Na⁺ y la salida de un ion de /Ca²⁺. Debido a la alta concentración de Ca²⁺ en células cardiacas hacen falta 3 iones de Na⁺ para lograr reducir el gradiente de concentración y que salga un solo ion de Ca²⁺. Un amento en la concentración de Ca²⁺ dentro de células cardiácas provoca contracciones. Recuciendo la concentración de Ca²⁺ en el interior se reduce la fuerza de contracción del músculo cardiáco.

Cotransportadores que regulan el pH del citosol

El metabolismo anaérobico de la glucosa produce ácido láctico, por su parte el metabolismo aérobico produce CO₂, al cual se le añade agua para formar ácido carbónico. Éste ácido se disocia produciendo H⁺, si el exceso de ácido en el interior de la célula no se remueve el pH de la célula puede caer precipitadamente poniendo en peligro las funciones celulares. Este exceso es controlado gracias a cotransportadores durante el metabolismo de las células animales. Uno de estos cotransportadores es el Antiporter Na⁺HCO₃^-/Cl^-, el cual importa un ion de Na⁺ bajo su gradiente de concentración junto a un ion de HCO₃ en intercambio para exportar un ion de Cl^- en contra de su gradiente de concentración. Por útlimo la enzima anhidrasa catalasa cataliza la disociación del HCO₃ en agua e iones OH^-. El CO₂ se difunde fuera de la célula y los iones OH^- interactuan con ptorones formando agua. De esta manera se consumen los protones libres en el citosol aumentando el pH del citosol. Bajo ciertas circunstancias el pH en le interior de la célula puede subir de su rango normal de 7.2-7.5. Para hacer frente al exceso de iones OH^- en el interior, algunas células animales utilizan un antiporte de aniones que cataliza uno a uno el intercambio de HCO₃^- y Cl^- a través de la membrana. A un pH alto este Cl^-/HCO₃^- antiportador exporta HCO₃^- a través de la membrana, de esta manera se reduce el pH al interior de la célula.