Bomba sodio-potasio

Bomba Sodio-Potasio Concepto: La ATPasa sodio-potasio, conocida comúnmente como la bomba sodio-potasio, es una enzima localizada en la membrana plasmática de todas las células del cuerpo. Su función fundamental es la regulación del equilibrio electrolítico tanto dentro como fuera de las células, mediante el control activo de las concentraciones de iones de sodio (Na+) y potasio (K+). Este balance es esencial para diversos procesos fisiológicos, que incluyen la transmisión de impulsos nerviosos, la contracción muscular y el mantenimiento del equilibrio de los fluidos corporales.

La bomba sodio-potasio, también: Na⁺/K⁺-ATPasa, es un mecanismo de transporte activo primario que mueve iones sodio (Na⁺) fuera de la célula y iones potasio (K⁺) hacia el interior. Este proceso es fundamental para mantener las diferencias de concentración de estos iones a través de la membrana celular y establecer un voltaje eléctrico negativo dentro de las células. Además, la bomba es esencial para la función nerviosa, permitiendo la transmisión de señales a través del sistema nervioso.

Estructura de la bomba

La proteína transportadora de la bomba sodio-potasio es un complejo formado por dos proteínas globulares distintas:

• Subunidad α: Es la mayor, con un peso molecular de aproximadamente 100,000. Tiene tres características clave:
  • Tres puntos receptores para iones sodio en la porción que protruye hacia el interior de la célula.
  • Dos puntos receptores para iones potasio en el exterior.
  • Actividad ATPasa cerca de los puntos de unión al sodio en el interior.
• Subunidad β: Es más pequeña, con un peso molecular de aproximadamente 55,000. Su función es menos clara, pero podría anclar el complejo proteico a la membrana lipídica.

Mecanismo de acción

El funcionamiento de la bomba sodio-potasio se activa cuando dos iones potasio se unen al exterior de la proteína y tres iones sodio al interior. Esto activa la función ATPasa, que escinde una molécula de ATP (adenosín trifosfato) en ADP y fosfato, liberando energía. Esta energía induce un cambio conformacional en la proteína transportadora, moviendo los iones sodio hacia el exterior y los iones potasio hacia el interior.

Función inversa y síntesis de ATP

La bomba Na⁺/K⁺-ATPasa también puede funcionar en reversa. Si los gradientes electroquímicos de Na⁺ y K⁺ aumentan lo suficiente, la energía almacenada en estos gradientes puede ser mayor que la de la hidrólisis del ATP, permitiendo la síntesis de ATP a partir de ADP (adenosín difosfato) y fosfato.

Importancia en el volumen celular

Una de las funciones más importantes de la bomba sodio-potasio es el control del volumen celular. Sin esta bomba, las células absorberían agua hasta hincharse y explotar. La bomba expulsa tres iones sodio por cada dos iones potasio que introduce, lo que resulta en una pérdida neta de iones y, por ende, en la salida de agua de la célula. Esto previene la hinchazón celular y mantiene el volumen celular normal.

Naturaleza electrógena de la bomba Na⁺/K⁺

La bomba Na⁺/K⁺ desplaza tres iones de sodio (Na⁺) hacia el exterior de la célula por cada dos iones de potasio (K⁺) que introduce al interior. Este proceso genera una carga positiva neta en el exterior y un déficit de iones positivos en el interior de la célula, produciendo un potencial eléctrico. Esta característica electrógena de la bomba es esencial para el funcionamiento de las fibras nerviosas y musculares, facilitando la transmisión de señales.

Historia de la bomba sodio-potasio

La bomba sodio-potasio fue descubierta en 1957 por el científico danés Jens Skou mientras estudiaba los nervios del cangrejo Carcinus maenas.Este hallazgo le valió el Premio Nobel de Química en 1997. Desde entonces, la investigación ha revelado muchos aspectos de la estructura y función de esta proteína, destacando su importancia en la fisiología y la medicina.