¿Qué es y cómo funciona la Bomba Na: K?La bomba Na:K es un sistema de transporte de íons Sodio (Na) para fuera de la célula, y de íons Potasio ( K) para dentro de la misma. Realmente poco Sodio sale, o entra, en la célula por el sistema de Ósmosis. Si la ósmosis fuera eficaz, ella haría con que la cantidad de Sodio fuese la misma dentro y fuera de las células. Pero no es lo que pasa: el Sodio está en mayor cantidad fuera de la célula (142 mEq/l) y en menor dentro de la célula (10 mEq/l). Es por eso que la mayoría del Sodio sale de la célula para un sistema llamado" transporte activo " dónde la presencia del Potasio y el uso de energía, son esenciales.La bomba sodio-potasio funciona de manera asimétrica, de tal suerte que la corriente sódica de salida es de mayor magnitud que la corriente de entrada potásica.
Como consecuencia de este funcionamiento asimétrico se genera el potencial de reposo transmembrana. En cuanto a la salida de calcio, también intervendría una bomba que utiliza energía proveniente de la degradación del ATP. La salida del calcio depende de la gradiente de concentración de sodio y por consiguiente es influida por la bomba sodio-potasio.El dibujo a seguir muestra como el Sodio es transportado desde dentro para fuera de la célula y vice-versa. Como podemos ver, para salir de la célula, el Sodio necesita agarrarse a un" transportador Y.", Ese transportador “Y” lleva el Sodio de dentro para fuera de la célula. Después de haber cumplido esta función, él se transforma en el "transportador X", que lleva el Potasio de fuera para dentro de la célula. Después de llevar el Potasio, él se transforma de nuevo en el transportador Y. Para haber esta última transformación, hay un gasto de energía que es proporcionada por Mg-ATP (Trifosfato de Adenosina-Magnesio), que es producido por la propia célula. La bomba Na:K es más eficaz para el Sodio: ella lleva 3 íons Na para fuera y trae el 2 íons K para dentro.
La salida del Sodio (Na+) de la célula, hace con que el líquido extracelular tenga un mayor potencial eléctrico positivo. Eso atraerá los íons negativos (Cloro, etc.) para fuera de la célula. Con más Na+ y Cl - fuera de la célula, el agua saldrá de dentro de la célula, por ósmosis, evitando el entumecimiento arriba de lo normal.De esa manera podemos entender la importancia del Potasio en la alimentación de las personas, porque su deficiencia daña el funcionamiento de la bomba Na+ :K+ que es esencial a la vida normal de todas las células del cuerpo humano. El Magnesio también es muy importante porque es parte de la molécula de energía (Mg-ATP), esencial al funcionamiento de ese sistema.Por ejemplo: En las personas hipertensas, la sal debe ser poco consumida, porque ella aumenta la cantidad de agua en el organismo y en consecuencia aumenta la presión arterial. Estos factores aumentan el flujo de agua para dentro de la célula y la bomba Na+: K+ debe ser muy eficaz para intentar evitar el entumecimiento de la célula e su posible muerte. Si no hay un buen suministro de Potasio y Magnesio, la bomba Na: K, no trabajará correctamente, llevando a las consecuencias mencionadas. Es por eso, que para las personas hipertensas, son deseables los alimentos con menos Sodio, y más Potasio.
FUNCIONAMIENTO y ACTIVACION DE LA BONBA DE Na+: K+En base no es mas que la transmisión del mensaje (que es un impulso nervioso de carácter eléctrico) que es conducido a través del cuerpo celular a lo largo del axón hasta el botón sinático para liberar alguna sustancia transmisora. La neurona tiene un medio interno y un medio externo, tanto fuera como dentro tiene iones positivos y negativos, aunque cada medio suele tener una mayor concentración de iones, así el medio interno tiende a ser negativo y el medio externo a positivo. De tal forma que el medio externo de la neurona lo constituyen fundamentalmente Sodio (Na+) y Cloro (cl-) y en el medio interno potasio (K+) y Aniones (A-). Para entender como se mantiene esta distribución de iones hay que entender dos conceptos claros :· Gradiante de Difusión (GD): tendencia de las moléculas a homogeneizarse, yendo al lugar de menos moléculas.· 2. Gradiante Electroestático (GE): Hace referencia a las fuerzas de atracción y fuerzas de repulsión.En el caso del Potasio el GD le empuja hacia fuera pero como el medio externo es positivo se repele. En el caso de los aniones, el GD le empuja hacia fuera y el GE le atrae pero son demasiados grandes para traspasar la membrana. En el caso del Sodio: El GD le obliga a entrar y el GE le atrae, pero no lo hace (pocos canales de sodio y la bomba de sodio potasio que expulsa tres iones de sodio por cada dos de potasio) Y en el caso del Cloro: el GD le empuja a entrar pero el GE lo repele.Una vez entendido esto podemos ver QUÉ es el potencial de acción que se rige por la ley del todo o nada (50 mv): EL POTENCIAL DE ACCION: El Potencial de Acción es un cambio breve en la permeabilidad de la membrana al paso de los iones de sodio y potasio. Su duración es de 4 milisegundos aproximadamente. Y solo se produce cuando superamos el umbral mínimo de excitación.
¿Qué provoca un cambio de permeabilidad?
Despolarización: Apertura de los canales de Sodio y Entrada de sodioRepolarización: Se cierran los canales de Sodio y se abren los de Potasio así se produce una salida de potasio al exterior de la membranaHiperpolarización: salida masiva de potasioReposo: hay poco potasio fuera. La membrana se estabiliza El cambio de potencial se produce debido a la entrada de sodio al interior de la membrana, así como de la salida de potasio, ese cambio eléctrico se da alternativamente en el axón, a modo de ejemplo escogeremos una conducción local, dado en los axónes amielínicos.En reposo los canales están muy abiertos para el potasio. La tendencia general es equilibrarse a -70mv, y este equilibrio se produce gracias a la bomba de sodio-potasio; la bomba de sodio-potasio actúa de tal forma que tiende a equilibrar el potencial de la membrana y lo hace sacando 1 de sodio por cada 3 de potasio que mete. Esta es su función, hacer que salga sodio y entre potasio. Con la propagación del impulso nervioso la membrana se vuelve más permeable al sodio, así aparece el Potencial de Acción. Esta despolarización en el cono axónico es lo que provoca el cambio de potencial, aunque el Estimulo puede ser mecánico, térmico, eléctrico... etc. Bueno una vez llegado el impulso eléctrico al botón sináptico este produce una apertura de canales de calcio que da lugar a la libre acción de neurotransmisores para así comunicarse con otra neurona. He aquí LA SINAPSIS lugar o región donde se estable la unión funcional entre neuronas. La membrana presinaptica libera al espacio sinaptico neurotransmisores que se acloparan en la membrana postsinaptica de la otra neurona transfiriendo así el impulso eléctrico hacia otra neurona.
Bomba sodio-potasio
En química la bomba sodio-potasio es una proteína de membrana fundamental en la fisiología de las células excitables que se encuentra en todas nuestras membranas celulares. Su función es el transporte de los iónes inorgánicos más comunes en biología (el sodio y el potasio) entre el medio extracelular y el citoplasma, proceso fundamental en todo el reino animal.
Descubrimiento Esta proteína la caracterizó el danés Jens Skou por casualidad en los años 50´, y por ello recibió el premio Nobel en 1997. Desde entonces la investigación ha determinado muchos de los aspectos tanto de la estructura y funcionamiento de la proteína, como de su función en la fisiología, de tremenda importancia en medicina.Funcionamiento y estructura de la bomba
Estructura proteicaLa bomba sodio potasio ATPasa (adenin-tri-fosfatasa) es una proteína de membrana que actúa como un transportador de intercambio antiporte (transferencia simultánea de dos solutos en diferentes direcciones) que hidroliza ATP. Es una ATPasa de transporte tipo P, es decir, sufre fosforilaciones reversibles durante el proceso de transporte. Está formada por dos subunidades, alfa y beta, que forman un tetrámero integrado en la membrana. La subunidad alfa está compuesta por ocho segmentos transmembrana y en ella se encuentra el centro de unión del ATP que se localiza en el lado citosólico de la membrana. También posee dos centros de unión al potasio extracelulares y tres centros de unión al sodio intracelulares que se encuentran accesibles para los iones en función de si la proteína está fosforilada. La subunidad beta contiene una sola región helicoidal transmembrana y no parece ser esencial para el transporte ni para la actividad ATPasa. La enzima está glucosilada en la cara externa (como la mayoría de proteínas de membrana) y requiere de magnesio como cofactor para su funcionamiento ya que es una ATPasa.
FuncionamientoEl funcionamiento de la bomba electrogénica de Na+/ K+(sodio-potasio) , se debe a un cambio de conformación en la proteína que se produce cuando es fosforilada por el ATP. Como el resultado de la catálisis es el movimiento transmembrana de cationes, y se consume energía en forma de ATP, su función se denomina transporte activo. La demanda energética es cubierta por la molécula de ATP, que al ser hidrolizada, separa un grupo fosfato, generando ADP y liberando la energía necesaria para la actividad enzimática. En las mitocondrias, el ADP es fosforilado durante el proceso de respiración generándose un reservorio continuo de ATP para los procesos celulares que requieren energía. En este caso, la energía liberada induce un cambio en la conformación de la proteína una vez unidos los tres cationes de sodio a sus lugares de unión intracelular, lo que conlleva su expulsión al exterior de la célula. Esto hace posible la unión de dos iones de potasio en la cara extracelular que provoca la desfosforilación de la ATP, y la posterior traslocación para recuperar su estado inicial liberando los dos iones de potasio en el medio intracelular. Los procesos que tienen lugar en el transporte son, secuencialmente:a) Unión de tres Na+ a sus sitios activos.b) Fosforilación de la cara citoplasmática de la bomba que induce a un cambio de conformación en la proteína. Esta fosforilación se produce por la transferencia del grupo terminal del ATP a un residuo de ácido aspártico de la proteína.c) El cambio de conformación hace que el Na+ sea liberado al exterior.d) Una vez liberado el Na+, se unen dos moléculas de K+ a sus respectivos sitios de unión de la cara extracelular de la proteína.e) La proteína se desfosforila produciéndose un cambio conformacional de esta, lo que produce una transferencia de los iones de K+ al citosol.La bomba en el contexto celular
Funciones
La bomba de sodio potasio es crucial e imprescindible para que exista la vida animal ya que tiene las funciones expuestas a continuación. Por ello se encuentra en todas las membranas celulares de los animales, en mayor medida en células excitables como las células nerviosas y células musculares donde la bomba puede llegar a acaparar los dos tercios del total de la energía en forma de ATP de la célula.Mantenimiento de la osmolaridad y del volumen celularLa bomba de Na+/K+ juega un papel muy importante en el mantenimiento del volumen celular. Entre el interior y el exterior de la célula existen diferentes niveles de concentración, siendo mayor la concentración de solutos dentro que fuera de la célula. Como quiera que la bomba extrae de la célula más moléculas de las que introduce tiende a igualar las concentraciones y, consecuentemente, la presión osmótica. Sin la existencia de la bomba, dado que los solutos orgánicos intracelulares, a pesar de contribuir en sí mismos poco a la presión osmótica total, tienen una gran cantidad de solutos inorgánicos asociados, la concentración intracelular de estos (que generalmente son iones) es mayor que la extracelular. Por ello, se produciría un proceso osmótico, consistente en el paso de agua a través de la membrana plasmática hacia el interior de la célula, que aumentaría de volumen y diluiría sus componentes. Las consecuencias serían catastróficas ya que se reduciría la probabilidad de colisión molecular, e incluso es posible que la célula llegara a reventar (proceso conocido como lisis).
Transporte de nutrientesEl gradiente producido por el Na+ impulsa el transporte acoplado (activo secundario)de la mayoría de nutrientes al interior de la célula. Lo que quiere decir que el fuerte gradiente que impulsa al sodio a entrar en la célula (véase más adelante) es aprovechado por proteínas especiales de membrana para "arrastrar" otros solutos de interés utilizando la energía que se libera cuando el sodio se introduce en la célula.Potencial eléctrico de membranaEsta bomba es una proteína electrogénica ya que bombea tres iones cargados positivamente hacia el exterior de la célula e introduce dos iones positivos en el interior celular. Esto supone el establecimiento de una corriente eléctrica neta a través de la membrana, lo que contribuye a generar un potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la célula ya que el exterior de la célula está cargado positivamente con respecto al interior de la célula. Este efecto electrogénico directo en la célula es mínimo ya que sólo contribuye a un 10% del total del potencial eléctrico de la membrana celular. No obstante, casi todo el resto del potencial deriva indirectamente de la acción de la bomba.Mantenimiento de los gradientes de sodio y potasio
Impulsos nerviososLa concentración intracelular de sodio es 5-15 mM mientras que la extracelular es mucho mayor (145 mM). Sin embargo, las concentraciones intra y extracelulares de potasio son 140 mM y 5 mM respectivamente. Esto nos indica que hay un fuerte gradiente electroquímico que impulsa a las dos sustancias a moverse: el sodio hacia dentro y el potasio hacia fuera de la célula. Como la membrana es impermeable a estos solutos, controlando la entrada y salida de estas sustancias (principalmente), la célula genera cambios de concentración de iones a ambos lados de la membrana, y como los iones tienen carga eléctrica, también se modifica el potencial a su través. Combinando estos dos factores y gracias a una maquinaria excepcional, las células de un organismo son capaces de transmitirse señales eléctricas (véase: potencial de acción) y comunicarse entre ellas, paso fundamental para la evolución del reino animal.La bomba de Na+/K+ contribuye a equilibrar el potencial de membrana cuando el impulso nervioso ya se ha transmitido. Este impulso nervioso hace que los canales de Na+ se abran generando un desequilibrio en la membrana y despolarizándola. Cuando el impulso ha pasado los canales de Na+ se cierran y se abren los de K+. Para que el potencial de membrana vuelva a su estado normal la bomba de Na+/K+ empieza a funcionar haciendo que la membrana del axón vuelva a su estado de reposo.
Transducción de señalesRecientemente,. se ha descubierto que, independientemente de su función de transporte iónico, la bomba tiene una función como receptor de señales. Así, se ha descrito en miocitos de rata en cultivo una modificación en el ritmo de crecimiento tanto celular como mitótico cuando se añaden al medio análogos de ouabaína que actúan sobre la proteína. Este cambio no se debe a la modificación de las concentraciones iónicas sino a proteínas, señal que actúa en la cascada de las MAP quinasas.FarmacologíaLa bomba de sodio-potasio encontrada en la células del corazón es una diana importante para los glucósidos cardiacos (como digoxina y ouabaína), drogas inotrópicas ampliamente usadas en la clínica para incrementar la fuerza de contracción.
links:
http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_sodio-potasio
http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20060724142439AAYM2UP
http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/bomba-de-sodio-y-potasio_21.html
