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Bomba sodio potasio
La bomba de sodio-potasio quizlet
La Na⁺/K⁺-ATPasa (adenosina trifosfatasa de sodio-potasio, también conocida como bomba de Na⁺/K⁺ o bomba de sodio-potasio) es una enzima (una ATPasa transmembrana electrogénica) que se encuentra en la membrana de todas las células animales. Realiza varias funciones en la fisiología celular.
La enzima Na⁺/K⁺-ATPasa es activa (es decir, utiliza la energía del ATP). Por cada molécula de ATP que utiliza la bomba, se exportan tres iones de sodio y se importan dos iones de potasio; por tanto, hay una exportación neta de una sola carga positiva por ciclo de la bomba.
La bomba de sodio-potasio fue descubierta en 1957 por el científico danés Jens Christian Skou, que recibió el Premio Nobel por su trabajo en 1997. Su descubrimiento supuso un importante avance en la comprensión de cómo los iones entran y salen de las células, y tiene especial importancia para las células excitables, como las nerviosas, que dependen de esta bomba para responder a los estímulos y transmitir los impulsos.
La Na⁺/K⁺-ATPasa ayuda a mantener el potencial de reposo, afecta al transporte y regula el volumen celular[2] También funciona como transductor/integrador de señales para regular la vía MAPK, las especies reactivas del oxígeno (ROS), así como el calcio intracelular. De hecho, todas las células gastan una gran fracción del ATP que producen (normalmente el 30% y hasta el 70% en
Función de la bomba de sodio-potasio
Las células animales utilizan los gradientes de sodio y potasio a través de la membrana plasmática para numerosos procesos, y la variedad de demandas requiere que la bomba de iones responsable, la Na,K-ATPasa, pueda ajustarse con precisión a las diferentes necesidades celulares. Por ello, se expresan varias isoformas de cada una de las tres subunidades que componen una Na,K-ATPasa, las subunidades alfa, beta y FXYD. Esta revisión resume las distintas funciones y patrones de expresión de las isoformas de la subunidad Na,K-ATPasa y mapea las variaciones de secuencia para comparar las diferencias estructurales. Las mutaciones en los genes de la Na,K-ATPasa que codifican las isoformas de la subunidad alfa tienen graves consecuencias fisiológicas y causan enfermedades muy distintas, a menudo neurológicas. Las diferencias en los efectos fisiopatológicos de las mutaciones subrayan aún más cómo los parámetros cinéticos, la regulación y las interacciones proteómicas de las isoformas de la Na,K-ATPasa se optimizan para las necesidades celulares individuales.
La importancia vital de la Na,K-ATPasa para los animales la convierte en un objetivo natural para las toxinas producidas por las plantas o los animales que quieren evitar ser comidos. Al menos 12 familias de plantas diferentes y varias especies del sapo Bufo producen inhibidores de la Na,K-ATPasa, los llamados esteroides cardiotónicos (Gao et al., 2011). Las células vegetales no tienen una Na,K-ATPasa endógena, ya que utilizan un gradiente de protones para energizar sus membranas, por lo que los inhibidores de la Na,K-ATPasa no son tóxicos para ellas.
Pasos de la bomba de sodio-potasio
La bomba de Na+/K+ mantiene los gradientes electroquímicos fisiológicos de K+ y Na+ a través de la membrana celular. Funciona mediante un mecanismo de “acceso alternativo”, realizando transiciones iterativas entre las conformaciones orientadas hacia el interior (E1) y hacia el exterior (E2). Aunque se conocen las características generales del ciclo de transporte, los factores fisicoquímicos detallados que rigen la selectividad del sitio de unión siguen siendo un misterio. Las simulaciones de dinámica molecular de energía libre muestran que los sitios de unión de iones cambian su especificidad de unión en E1 y E2. Esto va acompañado de pequeños arreglos estructurales y cambios en los estados de protonación de los residuos de coordinación. Cálculos adicionales sobre modelos estructurales de los estados intermedios a lo largo de la ruta de transición conformacional revelan que la barrera de energía libre hacia el paso de oclusión se incrementa considerablemente cuando se carga el tipo incorrecto de ion en el bolsillo de unión, prohibiendo que el ciclo de la bomba siga adelante. Este mecanismo de autocorrección refuerza la selectividad global del transporte y protege la estequiometría del ciclo de la bomba.
Transporte de la bomba de sodio-potasio
En los últimos tiempos, otros grupos han demostrado que la bomba de Na+/K+ es un elemento computacional en otros tipos de neuronas, en otros sistemas. Por ejemplo, la bomba de Na+/K+ produce una poshiperpolarización (AHP) a cada estallido en las motoneuronas de las larvas de Drosophilia; la amplitud de la AHP depende del número de espigas en el estallido (Glanzman, 2010; Pulver y Griffith, 2010). Por lo tanto, el AHP generado por la bomba de Na+/K+ actúa como un contador de espigas y es una forma de memoria a corto plazo.
La locomoción en los renacuajos de Xenopus, como en los vertebrados en general, es producida por una red de generadores de patrones centrales (CPG) dentro de la médula espinal y el cerebro posterior del animal. En estas neuronas del CPG, la bomba de Na+/K+ produce un AHP, cuya amplitud/hiperpolarización (y, por tanto, duración) es proporcional a la intensidad y duración de la actividad previa de los picos (Simmers, 2012; Zhang y Sillar, 2012). Así que, de nuevo, un AHP generado por la bomba de Na+/K+ actúa como un contador de picos y una forma de memoria a corto plazo. Este sistema garantiza que si el renacuajo ha nadado recientemente de forma intensiva (muchas espigas por unidad de tiempo), el siguiente episodio de natación será más corto, mientras que si la natación anterior fue más débil (menos espigas), el siguiente episodio de natación podrá ser más largo. Se supone que esto garantiza que el animal no se sobreesfuerce. Por lo tanto, el sistema AHP generado por la bomba de Na+/K+ recuerda la actividad motriz/de espigas anterior para dictar la naturaleza de la actividad motriz/de espigas futura.
