Bomba sodio-potasio

Esta proteína fue descubierta por el danés Jens Skou de forma casual en 1957, al estudiar los nervios del cangrejo Carcinus maenas y por ello recibió el premio Nobel en 1997.[2][3]

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 la medicina.

Subunidades alfa y beta.

La bomba sodio-potasio está compuesta de 3 subunidades: α, β y γ. La subunidad α es una proteína de 110 kDa encargada de la función de transporte, tiene un sitio para la unión del ATP y un sitio de fosforilación. La subunidad β es una proteína transmembrana de 55 kDa altamente glicosilada que aumenta la eficiencia de traslación y la estabilidad de la subunidad α. En los mamíferos existen tres subunidades α y dos subunidades β con α3 y β2 expresadas principalmente en las neuronas y α2 y β1 en las glías. α1 se expresa ubicuamente. La subunidad γ, una proteína FXYD, es específica de ciertos tejidos y modifica la afinidad por Na+ y K+, la cinética de la bomba y estabiliza la conformación de la bomba.[2][4]

Es una ATPasa de transporte tipo P, es decir, sufre fosforilaciones reversibles durante el proceso de transporte. Durante la fosforilación la bomba sufre un cambio conformaciones desde hélice alfa a lámina beta.[4]

Está formada por dos subunidades, alfa y beta, que forman un tetrámero integrado en la membrana. La subunidad alfa está compuesta por diez segmentos transmembrana y en ella se encuentra el centro de unión del ATP que se localiza en el lado citosólico de la membrana (tiene un peso molecular de aproximadamente 100 000 daltons). También posee dos centros de unión al potasio extracelulares y tres centros de unión al sodio intracelulares que se encuentran accesibles para los iones según 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, aunque podría realizar la función de anclar el complejo proteico a la membrana lipídica.tacar sobre el funcionamiento de la bomba sodio-potasio es que esta a pesar de que de forma general significa un gasto energético para la célula, si se encuentra en dirección a favor del gradiente de concentración puede llegar a unir un grupo fosfato a un adenosin difosfato, generando una cantidad de energía en forma de ATP considerable para la célula.

Los procesos que tienen lugar en el transporte son:

Unión de tres Na+ a sus sitios activos. 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. El cambio de conformación hace que el Na+ sea liberado al exterior. Una vez liberado el Na+, se unen dos iones de K+ a sus respectivos sitios de unión de la cara extracelular de las proteínas. La proteína se desfosforila produciéndose un cambio conformacional de ésta, lo que produce una transferencia de los iones de K+ al citosol.

Movimiento de iones mediante la bomba de sodio (Na) y potasio (K).

Flujo de iones.

La bomba de sodio-potasio es crucial e imprescindible para que exista la vida animal. 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.

El 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.^{[cita requerida]}

Algo que cabe destacar sobre el funcionamiento de la bomba sodio-potasio es que esta a pesar de que de forma general significa un gasto energético para la célula, si se encuentra en dirección a favor del gradiente de concentración puede llegar a unir un grupo fosfato a un adenosin difosfato, generando una cantidad de energía en forma de ATP considerable para la célula.

Los procesos que tienen lugar en el transporte son:

1. Unión de tres Na⁺ a sus sitios activos.
2. 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.
3. El cambio de conformación hace que el Na⁺ sea liberado al exterior.
4. Una vez liberado el Na⁺, se unen dos iones de K⁺ a sus respectivos sitios de unión de la cara extracelular de las proteínas.
5. La proteína se desfosforila produciéndose un cambio conformacional de ésta, lo que produce una transferencia de los iones de K⁺ al citosol.

La bomba de sodio-potasio encontrada en las células del corazón es una diana importante para los glucósidos cardiacos (como digoxina y ouabaína), drogas inotrópicas positivas ampliamente usadas en la clínica para incrementar la fuerza de contracción.

• Potencial de acción
• ATP1A1
• ATP1A2
• ATP1A3

1. Hall, John E.; Guyton, Arthur C. (2007). Compendio de fisiología médica. Elsevier España. ISBN 9788480862325. Consultado el 6 de noviembre de 2017.
2. Patton, Kevin T.; Thibodeau, Gary A. (2013). Anatomía y fisiología. Elsevier España. ISBN 9788490221082. Consultado el 6 de noviembre de 2017.
3. Shoemaker (2002). Tratado de medicina crítica y terapia intensiva. Ed. Médica Panamericana. ISBN 9788479035877. Consultado el 6 de noviembre de 2017.
4. Hill, Richard W.; Wyse, Gordon A.; Anderson, Margaret (2006). Fisiología animal. Ed. Médica Panamericana. ISBN 9788479039905. Consultado el 6 de noviembre de 2017.#Kalat, James W. (2004). Psicología biológica. Editorial Paraninfo. ISBN 9788497322850. Consultado el 6 de noviembre de 2017.
5. B. Alberts y col. Biología Molecular de la Célula, 3ª ed., Editorial Omega, 1998, pp. 34-39, 78, 94.
6. A Lehninger. Principios de Bioquímica. 3ª ed., Editorial Omega, 2001, pp. 67-69, 80, 84.