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Una de las funciones principales de las membranas biológicas es controlar el movimiento de sustancias entre el interior y el exterior de los compartimentos que separan. Así hacen posible que se den las condiciones adecuadas para que se desarrollen las complejas reacciones químicas en las que se basa la vida.

El transporte de sustancias a través de una membrana biológica, tanto de la membrana citoplasmática como de los distintos organelos celulares, se puede dar por varios mecanismos. Atendiendo a si se realizan en favor o en contra del gradiente, ya sea de concentración o electroquímico, se pueden clasificar en dos grandes categorías:

  • Transporte pasivo: las moléculas fluyen a favor del gradiente, es decir, desde las zonas de mayor concentración a las zonas de menor concentración. No requiere aporte energético. Existen varios tipos, como la difusión simple, la difusión facilitada y la ósmosis.
  • Transporte activo: las sustancias son transportadas en contra del gradiente y necesita aporte energético. Existen varios tipos, como las ATPasas, también conocidas como bombas, el transporte en vesículas (endo y exocitosis) y el cotransporte. Este último mecanismo, el cotransporte, se puede clasificar a su vez en dos tipos, el simporte y el antiporte.
Tipos de transporte de membrana
Tipos de transporte de membrana

Simporte y antiporte

Como hemos visto, el cotransporte es un tipo de transporte activo de sustancias a través de una membrana biológica. El cotransporte se caracteriza por el transporte simultáneo de dos o más sustancias, de ahí su nombre, y es habitual en pequeñas moléculas orgánicas, como la glucosa o aminoácidos, especialmente en epitelios de absorción y secreción, como el intestino delgado y los túbulos renales.

El cotransporte puede ser de dos tipos, simporte o antiporte:

  • Simporte: las dos moléculas transportadas se mueven en el mismo sentido, por ejemplo las dos se transportan hacia el interior celular.
  • Antiporte: las dos moléculas se mueven en sentido opuesto, una hacia fuera de la célula y otra hacia dentro.
Tipos de cotransporte
Tipos de cotransporte

En ambos casos, una de las sustancias se mueve a favor de su gradiente y la otra en contra. En los gradientes electroquímicos existe energía potencial almacenada y cuándo una sustancia se mueve a favor de su gradiente se libera esta energía. El cotransportador, la proteína transmembrana responsable del cotransporte, es capaz de utilizar la energía almacenada en el gradiente electroquímico de una sustancia para mover la otra sustancia en contra de su gradiente.

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El gradiente electroquímico del que proviene la energía para el transporte es mantenido por ATPasas, las cuales consumen ATP. Debido a que el cotransportador no consume directamente ATP, el cotransporte se clasifica como transporte activo secundario, mientras que las ATPasas realizan transporte activo primario.

En otras palabras, las ATPasas consumen energía para crear un gradiente y posteriormente los cotransportadores utilizan la energía del gradiente para transportar otra sustancia.

Ejemplo de simporte

Un ejemplo de simporte lo encontramos en los cotransportadores sodio-glucosa (SLC5A1 y SLC5A2) que transportan glucosa al interior celular junto a iones sodio Na+. Generalmente, la concentración de glucosa es mayor en el exterior celular que en el interior, al contrario que la concentración de sodio. Es decir, el cotransportador sodio-glucosa transporta glucosa en contra de su gradiente y sodio a favor de su gradiente.

Dentro de la célula, la glucosa es consumida o transportada a otro lugar y el sodio se va acumulando. Para mantener la concentración de sodio baja, generar el gradiente y que el proceso pueda continuar, el sodio es activamente bombeado hacia el exterior a través de la conocida como bomba sodio-potasio, una ATPasa que saca Na+ al exterior e introduce K+.

En el epitelio intestinal el proceso se puede esquematizar del siguiente modo:

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Cotransporte sodio-glucosa
Cotransporte sodio-glucosa en el epitelio intestinal

Ejemplo de antiporte

Uno de los ejemplos de antiporte más conocidos es el intercambiador sodio-calcio que introduce Na+ en el interior celular y saca Ca2+. Ambas sustancias se unen al mismo cotransportador, como en el simporte, pero en este caso se unen en lados opuestos, el Na+ se une en el exterior para ser introducido y el Ca2+ en el interior para ser expulsado.

Al igual que en el simporte, una bomba sodio-potasio o una bomba sodio-protones consume ATP para expulsar sodio y generar el gradiente electroquímico.

El intercambiador sodio-calcio es muy importante en la actividad de células excitables, como las neuronas, las células musculares o las células fotorreceptoras. También es muy importante en el control de los niveles de calcio en el retículo endoplasmático y en las mitocondrias.

Intercambiador sodio-calcio
Intercambiador sodio-calcio

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