Membranas y transporte

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bajo peso molecular) se desplazan a través de las membranas por 
difusión simple y sin la ayuda de proteínas de membrana (tabla 8.1 
y fig. 8.1 A). La dirección del movimiento neto de estas moléculas es 
siempre «cuesta abajo» y a favor del gradiente de concentración, des­
de una concentración alta a una baja, para conseguir el equilibrio.
La hidrofobicidad de las moléculas es un requisito importante 
para que la difusión simple tenga lugar a través de la membrana, 
puesto que el interior de la doble capa de fosfolípidos también es hi­
drofóbico. De hecho, la velocidad de transporte de estas moléculas 
está estrechamente relacionada con su coeficiente de partición 
entre el aceite y el agua.
Aunque las moléculas de agua pueden ser transportadas mediante 
difusión simple, se considera que las proteínas de los canales (v. más 
adelante) controlan el movimiento del agua a través de la mayoría de 
membranas, especialmente en el riñón para concentrar la orina. La 
mutación en un gen de la proteína del canal del agua (acuaporina-2 ) 
provoca diuresis en ciertos pacientes con diabetes insípida nefrogé- 
nica, una enfermedad caracterizada por una diuresis excesiva, aunque 
sin la hiperglucemia característica de la diabetes mellitus (v. cap. 23).
Las mem branas biológicas no son rígidas o impermeables, 
sino que son estructuras m uy móviles y dinámicas
La membrana plasmática es el guardián de la célula. No sólo 
controla el acceso de los iones inorgánicos, las vitaminas y los 
nutrientes, sino también la entrada de fármacos y la excreción 
de los productos de desecho. Las proteínas integrales transmem­
brana desempeñan importantes funciones en el transporte de estas 
moléculas a través de la membrana y, con frecuencia, mantienen 
los gradientes de concentración a través de las membranas. Las 
concentraciones de K+, Na+ y Ca2+ en el citoplasma se mantienen 
en ~ 140 , 10 y 10 -4 mmol/1, respectivamente, por las proteínas 
transportadoras, mientras que las externas (en la sangre) son de 
~ 5 ,1 4 5 y l - 2 mmol/1, respectivamente. La fuerza impulsora del 
transporte de iones y el mantenimiento de los gradientes de iones 
es proporcionada, de forma directa o indirecta, por el trifosfato de 
adenosina (ATP). Las propiedades de transporte de las membranas 
se ilustrarán mediante diversos ejemplos significativos.
TIPOS DE PROCESOS DE TRANSPORTE
Difusión simple a través 
de la bicapa fosfolipídica
Algunas moléculas pequeñas y neutras pueden atravesar 
las membranas biológicas mediante difusión simple
Las moléculas pequeñas y apolares (p. ej., 0 2, C02, N2) y las molé­
culas polares no cargadas (p. ej., urea, etanol y ácidos orgánicos de
A Transporte y acoplamiento de energía
Difusión Difusión
simple facilitada
Cambio
conformacional
flfll
t ,
Transporte
activo
Transportador
C Número de solutos y dirección
Uniportador Simportador
m
BBB
Anti portador
' N i
J m
Fig..1 Diversos modelos de movimiento de solutos a través de 
las membranas.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
as leer este capítulo, el lector debe ser capaz de:
Enunciar las diferencias entre los sistemas de transporte 
pasivos y activos mediados por un transportador.
Describir las características básicas de los canales 
de membrana y de los poros.
Proporcionar diversos ejemplos específicos de los sistemas 
de transporte de iones y de sustratos, como los sistemas de 
transporte acoplados.
Describir diversas enfermedades características que se 
desarrollan como consecuencia de defectos en el transporte 
de membrana.
INTRODUCCIÓN
Membranas y transporte
Masamoto Maeda
Tabla 1 Sistemas de transporte de las membranas biológicas
Tipo Ejemplo
Proteína Acoplamiento
de transporte energético Especificidad Saturabilidad
Velocidad
(moléculas/proteína(s) 
de transporte)
Difusión o Difusión simple -
pasivo Difusión
facilitada
+ - + +
Transportador GLUT-1 ~5 ~102
Canal H20, Na+, K+, Ca2+, Cl" 107-108
Transporte
activo
Primario Bombas de protones + + + + 102-104
Secundario Transportadores ABC + + + + 10°-102*
Simportador SGLT-1, 2, aminoácidos neutros
Antiportador cr/HCOf, Na+/Ca2+, Na+/H+
Uniportador Glutamato
Los sistemas de transporte se clasifican según el papel de las proteínas de transporte y el acoplamiento de energía.
*EI antiportador Cl~/HCOf parece ser una excepción a los sistemas de transporte activo secundarios, ya que su velocidad de transporte es elevada, 
a 105 moléculas/proteína(s) de transporte.
CONCEPTOS AVANZADOS
ANTIBIÓTICOS Y PERMEABILIDAD 
DE MEMBRANA
Los antibióticos actúan como ionóforos y aumentan la permeabilidad 
de las membranas a iones específicos; los efectos bactericidas de los 
ionóforos se atribuyen a trastornos de los sistemas de transporte 
de iones de las membranas bacterianas. Los ionóforos permiten un 
movimiento neto de iones sólo a favor de sus gradientes de concen­
tración. Existen dos clases de ionóforos: los portadores iónicos móviles 
(o «portadores enjaulados») y los formadores de canales (fig. 8.2).
La valinomicina es un ejemplo típico de portador iónico móvil. Es 
un péptido cíclico cuyo exterior es lipofílico y su interior, iónico. Se 
disuelve en la membrana y difunde entre las superficies interna y 
externa. En la parte central de la valinomicina se fija K+ y el complejo 
difunde a través de la membrana, con lo que se libera este ion y desa­
parece gradualmente el gradiente de K+. La nigericina y la monensina 
son ionóforos de tipo portador que intercambian H+ por Na+ y K+, 
respectivamente. La ionomicina y el A23187 son ionóforos de Ca2+.
La molécula (3-helicoidal de la gramicidina A, un péptido lineal de 
15 residuos aminoácidos, forma un poro. El dímero de la gramicidina 
A formado por una orientación de cabeza a cabeza forma un canal 
transmembrana que permite el movimiento de cationes monova­
lentes (H+, Na+ y K+).
Los antibióticos poliénicos, como anfotericina B y nistatina, ejercen 
su acción citotóxica haciendo que la membrana de la célula diana 
se vuelva permeable a los iones y a las moléculas pequeñas. Para la 
función citotóxica de estos antibióticos es esencial la formación de 
un complejo esterol-polieno, ya que presentan una acción selectiva 
sobre microorganismos con membranas que contengan esteróles. Por 
tanto, son activos frente a levaduras, una amplia variedad de hongos 
y otras células eucariotas, pero no tienen efecto sobre las bacterias. 
Puesto que su afinidad por el ergosterol, un componente de la mem­
brana de los hongos, es mayor que la afinidad por el colesterol, estos 
antibióticos se han utilizado en el tratamiento tópico de micosis.
Tipo de transportador Tipo de canal
oo 
Fig. 2 Transportadores móviles de iones e ionóforos formadores de 
canales. Los ionóforos permiten el movimiento neto de iones sólo a 
favor de sus gradientes electroquímicos.
Transporte mediado por proteínas 
de membrana
El transporte de moléculas más grandes a través de las 
membranas biológicas necesita proteínas de membrana
El transporte de moléculas más grandes y polares, como los aminoá­
cidos o los azúcares, hacia el interior de la célula, requiere la impli­
cación de proteínas de membrana conocidas como transportadores, 
denominadas también portadores, permeasas, translocasas o proteí­
nas transportadoras. El término «transportador» se aplica también a 
los ionóforos, que se mueven pasivamente a través de la membrana 
junto con el ion al que se unen (fig. 8.2). Los transportadores son tan 
específicos como las enzimas para sus sustratos y funcionan por uno 
de los dos mecanismos siguientes: difusión facilitada o transporte 
activo. La difusión facilitada cataliza el movimiento de un sustrato a 
través de la membrana a favor de un gradiente de concentración y no 
precisa energía. En cambio, el transporte activo es un proceso en el 
que los sustratos son transportados a contracorriente, en contra de su 
gradiente de concentración. El transporte activo debe estar acoplado 
a una reacción que produzca energía (v. fig. 8.1 A).
Concentración del sustrato de transporte (Sout)Fig. 3 Comparación de la cinética de transporte de la difusión 
facilitada y la difusión simple. Se muestra una curva de la velocidad de 
transporte de sustrato frente a la concentración de sustrato en el medio 
extracelular. La captación catalizada por transportador tiene en común con 
la catálisis enzimática una velocidad de transporte máxima, f máx (saturable). 
Kt es la concentración a la que la velocidad de captación de sustrato es 
la mitad de la máxima. En la difusión simple, la velocidad de transporte 
es más lenta y directamente proporcional a la concentración de sustrato.
La saturabilidad y la especificidad son características 
importantes de los sistemas de transporte de membrana
La velocidad de la difusión facilitada en general es mucho mayor 
que la de la difusión simple: las proteínas de transporte catalizan 
el proceso de transporte. A diferencia de la difusión simple, en la 
que la velocidad del transporte es directamente proporcional a 
la concentración del sustrato, la difusión facilitada es un proceso 
saturable que presenta una velocidad de transporte máxima, Tmáx 
(fig. 8.3). Cuando la concentración de moléculas extracelulares 
(sustratos de transporte) es muy elevada, se consigue la Tmáx por la 
saturación de las proteínas de transporte con el sustrato. La cinética 
de la difusión facilitada para los sustratos puede ser descrita por las 
mismas ecuaciones que se utilizan en la catálisis enzimática (p. ej., 
ecuaciones de tipo Michaelis-Menten y Lineweaver-Burk) (v. cap. 6):
Sout + transportador ̂ =^= (̂5' •complejotransportdor) —> S.̂
donde K¡ es la constante de disociación del complejo sustrato-trans­
portador y Sout es la concentración del sustrato a transportar. Así, 
la velocidad de transporte puede calcularse como:
donde Kt es la concentración a la que se obtiene una velocidad de 
transporte que es la mitad de la velocidad máxima. La Kt para un 
transportador es conceptualmente lo mismo que la Km para una 
enzima (cap. 6).
Por lo general, el proceso de transporte es sumamente específico: 
cada transportador transporta una sola especie de moléculas o com­
puestos estructuralmente relacionados. El transportador GLUT-1 de 
los hematíes presenta una elevada afinidad por la D-glucosa, pero 
una afinidad 10 -2 0 veces inferior para los azúcares relacionados, 
D-manosa y D-galactosa. El enantiómero L-glucosa no es transporta­
do: su Kt es más de 1.000 veces superior a la de la forma D.
CONCEPTOS CLÍNICOS
CISTINOSIS
Un niño de 18 meses de edad acudió a consulta con poliuria, retraso 
en el desarrollo y un episodio de deshidratación grave. La prueba 
de la tira reactiva de orina mostró glucosuria y proteinuria. El resto de 
determinaciones bioquímicas revelaron aminoaciduria y fosfaturia 
generalizadas.
Comentario. Se trata de una presentación clínica clásica de cistinosis 
infantil causada por la acumulación de cistina en los lisosomas debido 
a un defecto de la cistinosina, una proteína de transporte lisosomal. 
La cistina es poco soluble y se forman precipitados cristalinos en las 
células de todo el organismo. Algunos experimentos in vitro han 
demostrado que, en la sobrecarga de cistina, las células de los túbulos 
proximales del riñón presentan una depleción (agotamiento) de ATP, 
lo que altera las bombas de iones dependientes del ATP, con los de­
sequilibrios consiguientes de electrolitos y la pérdida de metabolitos.
El tratamiento con cisteamina aumenta el transporte de cistina 
desde los lisosomas, retrasando así el declive de la función renal. La 
cisteamina es una base débil; forma un disulfuro mixto con la cis- 
teína, que se segrega a través de un transportador de aminoácidos 
catiónicos. Si no se trata, aparece insuficiencia renal a los 6-12 años de 
edad. Por desgracia, y pese al tratamiento, se acumula cistina en el sis­
tema nervioso central y a largo plazo aparecen secuelas neurológicas.
CONCEPTOS CLÍNICOS
ENFERMEDAD DE HARTNUP
A su regreso de unas vacaciones en España, un niño de 3 años pre­
senta unas lesiones cutáneas pelagroides en la cara, el cuello, los 
antebrazos y las zonas dorsales de las manos y las piernas. Su piel 
está escamosa, rugosa e hiperpigmentada. El niño llegó al médico con 
cefalea y debilidad. El análisis de orina mostraba una intensa hiperami- 
noaciduria de aminoácidos neutros monoamino-monocarboxílicos (es 
decir, alanina, serina, treonina, asparagina, glutamina, valina, leucina, 
isoleucina, fenilalanina, tirosina, triptófano, histidina y citrulina).
Comentario. Estos aminoácidos comparten un transportador común 
que se expresa sólo en el borde luminal de las células epiteliales de 
los túbulos renales y el epitelio intestinal. La dermatitis pelagroide 
(v. cap. 11) y las manifestaciones neurológicas son semejantes a las 
observadas en la deficiencia nutricional de niacina. La disminución 
de la ingesta de triptófano causa una disminución en la producción de 
nicotinamida. La enfermedad se trata fácilmente mediante nicotina- 
mida oral y aplicación de protectores solares en las zonas expuestas.
Características de los transportadores 
de glucosa (uniportadores)
Los transportadores de glucosa catalizan el transporte 
a favor de corriente de la glucosa hacia el interior y hacia 
el exterior de las células
Los transportadores de glucosa son esenciales para la difusión 
facilitada de la glucosa al interior de las células. La familia GLUT
Tabla 2 Clasificación de los transportadores de glucosa
Transportador Kr para el transporte de D-glucosa (mmol) Sustrato Principales lugares de expresión
Difusión facilitada (uniportador) (transporte pasivo)
GLUT-1 1-2 Glucosa, galactosa, mañosa Eritrocito, barreras sangre-tejido
GLUT-2 15-20 Glucosa, fructosa Hígado, intestino, riñón, células (3 pancreáticas, 
cerebro
GLUT-3 1,8* Glucosa Ubicuo
GLUT-4 5 Glucosa Músculos esquelético y cardíaco, tejidos adiposos
GLUT-5 6-11** Fructosa Intestino
Simportador acoplado al Na+ (transporte activo)
SGLT-1 0,35 Glucosa (2Na+/1 glucosa), galactosa Intestino, riñón
SGLT-2 1,6 Glucosa (1Na+/1 glucosa) Riñón
Los valores de Km se encuentran determinados a partir de la captación de 2-desoxi-D-glucosa (*), un análogo no metabolizable de la glucosa y la fructosa (**).
de los transportadores de glucosa abarca desde GLUT-1 a GLUT-5 
(tabla 8.2) y otros. Son proteínas transmembrana similares en 
tamaño y todas ellas tienen aproximadamente unos 500 residuos 
aminoacídicos y 12 hélices transmembrana. En los hematíes, el 
GLUT-1 tiene una Km de ~ 2 mmol/1. El transportador GLUT-1 ope­
ra aproximadamente al 40% de la Tmáx bajo condiciones de ayuno 
(concentración de glucosa de 5 mmol/1; 90 mg/dl); este grado de 
actividad es suficiente para cubrir las necesidades del hematíe 
(cap. 12). Sin embargo, las células (3 de los islotes pancreáticos 
expresan GLUT-2, con una Km de más de 10 mmol/1 (180 mg/dl). 
En respuesta a la ingesta de alimentos y al aumento resultante de 
la concentración de glucosa en sangre, las moléculas de GLUT-2 
responden aumentando la captación de glucosa en las células (3, 
estimulando la secreción de insulina (cap. 21). Las células de los 
tejidos sensibles a la insulina, como el tejido muscular y el adiposo, 
tienen GLUT-4. La insulina estimula la translocación del GLUT-4 
desde las vesículas intracelulares hacia la membrana plasmática, 
facilitando la captación de glucosa durante las comidas.
Transporte por canales y poros
Los canales de membrana, o poros, son conductos menos 
selectivos para el transporte de iones, metabolitos e incluso 
proteínas a través de las membranas biológicas
Con frecuencia, los canales se describen como túneles que atra­
viesan la membrana, en los cuales los lugares de unión para los 
sustratos (iones) son accesibles desde cualquier lado de la mem­
brana al mismo tiempo (v. fig. 8.IB). No se requieren cambios de 
conformación para la translocación de los sustratos que penetran 
desde un lado de la membrana para salir por el otro. Sin embargo, 
los cambios de voltaje y la unión al ligandoinducen cambios con- 
formacionales en la estructura del canal que tienen el efecto de abrir
o cerrar los canales; estos procesos se conocen como control de
apertura (gating) por voltaje o ligando. El movimiento de las 
moléculas a través de los canales es rápido en comparación con 
las velocidades conseguidas por los transportadores (v. tabla 8 .1 ).
CONCEPTOS CLÍNICOS
TRANSPORTE DEFECTUOSO DE 
GLUCOSA A TRAVÉS DE LA BARRERA 
HEMATOENCEFÁLICA COMO CAUSA 
DE CRISIS EPILÉPTICAS Y RETRASO 
DEL DESARROLLO
Un lactante de 3 meses de edad presentaba convulsiones recurrentes. 
En el líquido cefalorraquídeo (LCR) se apreciaba una concentración de 
glucosa baja (0,9-1,9 mmol/l; 16-34 mg/dl) y una relación glucosa en 
LCR/glucosa en sangre de 0,19-0,33 (valor normal, 0,65).
El paciente no presentaba posibles causas de disminución de las 
concentraciones de glucosa en LCR, como meningitis bacteriana, 
hemorragia subaracnoidea e hipoglucemia; a excepción de la hipo- 
glucemia, en todos estos procesos se observan concentraciones ele­
vadas de lactato en LCR. En cambio, las concentraciones de lactato en 
LCR fueron siempre bajas en el paciente (0,3-0,4 mmol/l; 3-4 mg/dl) 
comparadas con los valores normales (<2,2 mmol/l; <20 mg/dl). 
Estos datos sugerían la presencia de un defecto en el transporte de 
glucosa desde la sangre al cerebro.
Comentario. Suponiendo que la actividad en el hematíe del 
transportador de glucosa GLUT-1 refleja la actividad existente 
en los microvasos cerebrales, se realizó un análisis del transporte 
utilizando los hematíes del paciente. La f máx para la captación de 
glucosa por los hematíes del paciente fue de un 60% de su valor 
medio normal, lo que sugería un defecto heterocigoto. Puesto 
que el cerebro puede utilizar los cuerpos cetónicos como fuentes 
de combustible oxidable y como la entrada de éstos al cerebro no 
depende del sistema transportador de la glucosa, se inició una 
dieta cetogénica, rica en grasas y pobre en proteínas e hidratos de 
carbono. El paciente dejó de presentar convulsiones a los 4 días 
de iniciar la dieta.
En ocasiones, los términos «canal» y «poro» se utilizan de forma 
intercambiable. Sin embargo, «poro» se utiliza con más frecuencia 
para describir estructuras más abiertas y no tan selectivas que 
discriminan entre los sustratos, como péptidos o proteínas, según 
su tamaño. El término «canal» se aplica habitualmente a canales 
iónicos más específicos.
Tres ejemplos de poros importantes para la fisiología celular 
Las uniones en hendidura (gap junctions) entre las células 
endoteliales, musculares y neuronas constituyen un grupo de 
pequeños poros en los que dos cilindros de 6 subunidades de cone- 
xina en la membrana plasmática se unen entre sí para formar un 
poro de aproximadamente 1,2-2,0 nm (12-20 A) de diámetro. Las 
moléculas de menos de 1 kDa pueden atravesar las células a través 
de estas uniones en hendidura. Este intercambio de una célula a 
otra es importante para la comunicación o el acoplamiento fisio­
lógicos, como en la contracción coordinada del músculo uterino 
durante la dilatación y el parto. Las mutaciones de los genes que 
codifican la conexina 26 y la conexina 32 provocan sordera y la 
enfermedad de Charcot-Marie-Tooth, respectivamente.
Los poros nu cleares presentan un radio de alrededor de
9,0 nm (90 Á); a través de ellos las proteínas grandes y los ácidos 
nucleicos entran y salen del núcleo.
Una tercera clase de poros es importante para la distribución 
proteica. Las proteínas mitocondriales codificadas por los genes 
nucleares son transportadas a este orgánulo a través de los poros 
en la membrana mitocondrial externa. Las cadenas polipeptídicas 
nacientes de proteínas de secreción y de proteínas de la membrana 
plasmática también atraviesan los poros de la membrana del retí­
culo endoplásmico durante la biosíntesis de la cadena peptídica.
Transporte activo
Los sistemas de transporte activo prim arios utilizan 
directamente el ATP para impulsar el transporte; el transporte 
activo secundario utiliza un gradiente electroquímico de 
iones de Na+ o H+, o un potencial de membrana con origen 
en los procesos de transporte activo prim ario 
El ATP es un producto de alta energía procedente del metabolismo 
y se describe con frecuencia como la «moneda de energía» de la 
célula (cap. 9). El enlace fosfoanhídrido del ATP libera energía libre 
cuando se hidroliza para producir adenosina difosfato (ADP) y 
fosfato inorgánico. Esta energía se utiliza para la biosíntesis, para 
el movimiento celular y para el transporte contracorriente de las 
moléculas en contra de los gradientes de concentración. Los sis­
temas de transporte activo primarios utilizan directamente el ATP 
para dirigir el transporte; el transporte activo secundario utiliza un 
gradiente electroquímico de iones de Na+ o H+, o un potencial de 
membrana producido por los procesos de transporte activo primario. 
Los azúcares y los aminoácidos generalmente son transportados 
hacia las células mediante sistemas de transporte activo secundario.
Los sistemas de transporte activo prim ario usan ATP para 
im pulsar a las bombas de iones (ATPasas transportadoras 
de iones o ATPasas de bomba)
Las ATPasas de bomba se clasifican en cuatro grupos (tabla 8.3). 
Los factores de acoplamiento de las ATPasas (F-ATPasas) en las
membranas mitocondriales, los cloroplastos y las membranas bac­
terianas hidrolizan el ATP y transportan iones de hidrógeno (H+). 
Como se expone en detalle en el próximo capítulo, la F-ATPasa 
mitocondrial trabaja en dirección opuesta, sintetizando ATP a partir 
de ADP y fosfato a medida que los protones se mueven a favor de un 
gradiente electroquímico (concentración y carga) generado a través 
de la membrana interna mitocondrial durante el metabolismo 
oxidativo. El producto, ATP, se libera en la matriz de la mitocon- 
dria, aunque es necesario para las reacciones biosintéticas en el 
citoplasma. El ATP es transportado al citoplasma mediante una 
ATP-ADP translocasa en la membrana interna mitocondrial. Esta 
translocasa es un ejemplo de un sistema antiportador (v. fig. 8.1C); 
esto permite que entre una molécula de ADP únicamente si sale una 
molécula de ATP de forma simultánea.
Las vesículas citoplasmáticas, como lisosomas, endosomas y 
gránulos de secreción, se acidifican por la acción de la H+-ATPasa 
tipo V (vacuolar) en sus membranas. La acidificación por esta 
ATPasa tipo V es importante para la actividad de las enzimas liso- 
somales que presentan pH óptimos ácidos y para la acumulación 
de fármacos y neurotransmisores en los gránulos de secreción. 
La ATPasa tipo V acidifica también los entornos extracelulares de 
los osteoclastos y de las células epiteliales renales. Los defectos en 
la ATPasa tipo V de la membrana plasmática de los osteoclastos 
provocan osteopetrosis (aumento de la densidad ósea), mientras 
que la mutación de la ATPasa en los conductos colectores del riñón 
produce acidosis tubular renal. Las ATPasas tipo F y V son es­
tructuralmente similares y parecen derivar de un ancestro común. 
La subunidad catalítica de unión al ATP y la subunidad que forma 
la vía de paso de los H+ se hallan conservadas entre estas ATPasas.
Las P-ATPasas forman compuestos intermedios fosforilados 
que favorecen la translocación iónica: la «P» hace referencia a 
fosforilación. Estos transportadores poseen un residuo aspar tato 
activo que durante el proceso de transporte es fosforilado de forma 
reversible por el ATP. La Na+/K+-ATPasa tipo P de los diversos 
tejidos y la Ca2+-ATPasa del retículo sarcoplásmico desempeñan 
funciones importantes en el mantenimiento de los gradientes ió­
nicos celulares. Las Na+/K+-ATPasas también crean un gradiente 
electroquím ico de Na+ que produce la fuerza impulsora para 
la captación de los nutrientes procedentes del intestino (v. más 
adelante). La descarga de este gradiente electroquímico también 
es fundamental en el proceso de la transmisión nerviosa. Las mu­
taciones de genes de P-ATPasa causan la miocardiopatíade Brody 
(Ca2+-ATPasa), la migraña hemipléjica familiar tipo 2 (Na+/K+- 
ATPasa) y las enfermedades de Menkes y Wilson (Cu2+-ATPasas).
La cuarta familia de transportadores activos es la deno­
minada ABC. «ABC» es la abreviación de ATP-binding cassette, 
que se refiere a una región de fijación del ATP en el transportador 
(v. tabla 8.3). Se cree que la P-glucoproteína («P» = permeabilidad) y 
la MRP (del inglés multidrug resistance-associated protein) 
desempeñan una función fisiológica en la excreción de metabolitos 
tóxicos y compuestos xenobióticos, y contribuyen a la aparición de 
resistencia de las células neoplásicas frente a la quimioterapia. Los 
transportadores TAP (del inglés transporter associated with antigen 
processing) son una clase de transportadores ABC asociados a la pre­
sentación del antígeno, necesarios para iniciar la respuesta inmuni- 
taria frente a proteínas extrañas; asimismo, median en el transporte 
de péptidos antigénicos desde el citosol al retículo endoplásmico. 
Algunos transportadores ABC están presentes en la membrana de
Tabla 3 Transportadores activos primarios en las células eucariotas
Grupo Miembro Localización Sustrato(s) Funciones
F-ATPasa (factor 
de acoplamiento)
H+-ATPasa Membrana mitocondrial interna H+ Síntesis de ATP impulsada por el gradiente 
electroquímico de H+
V-ATPasa (vacuolar) H+-ATPasa Vesículas citoplasmáticas (lisosomas, gránulos 
secretores), membranas plasmáticas (borde 
rizado de los osteodastos, célula epitelial renal)
H+ Activación de enzimas lisosómicas, 
acumulación de neurotransmisores, 
recambio óseo, acidificación de la orina
P-ATPasa
(fosforilación)
Na+/K+-ATPasa Membranas plasmáticas (ubicuidad, aunque 
abundante en el riñón y el corazón)
Na+ y K+ Generación del gradiente electroquímico 
del Na+ y K+
H+/K+-ATPasa Estómago (célula parietal en la glándula 
gástrica)
H+y K+ Acidificación de la luz estomacal
Ca2+-ATPasa Retículo sarcoplásmico y endoplásmico Ca2+ Secuestro de Ca2+ en el retículo 
sarcoplásmico (endoplásmico)
Ca2+-ATPasa Membrana plasmática Ca2+ Excreción de Ca2+ al exterior de la célula
Cu2+-ATPasa Membrana plasmática y vesículas 
citoplasmáticas
Cu2+ Absorción de Cu2+ desde el intestino 
y excreción desde el hígado
Transportador ABC
(ATP-binding cassette)
P-gluco-
proteína
Membrana plasmática Diversos fármacos Excreción de sustancias dañinas, resistencia 
múltiple a fármacos antineoplásicos
MRP Membrana plasmática Glutatión
conjugado
Desintoxicación, resistencia múltiple 
a fármacos
CFTR* Membrana plasmática ci- Canal de cloro dependiente del AMPc, 
regulación de otros canales
TAP Retículo endoplásmico Péptido Presentación de péptidos para la respuesta 
inmunitaria
*Ciertos transportadores ABC funcionan como canales o reguladores de canales. CFTR, regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quistica;
MRP, proteína asociada a la resistencia múltiple a fármacos; TAP, transportador asociado con el procesado de antígeno.
Figuran diversos ejemplos de transportadores activos primarios (ATPasas), junto con su localización.
los peroxisomas, donde al parecer participan en el transporte de las 
enzimas peroxisomales necesarias para la oxidación de los ácidos 
grasos de cadena muy larga. Los defectos de los transportado­
res ABC se asocian a diversas enfermedades (v. cuadro “Conceptos 
avanzados: Enfermedades de los transportadores ABC” pág. 88).
Uniporte, simporte y antiporte son ejemplos de transporte 
activo secundario
Los procesos de transporte pueden clasificarse en tres tipos generales: 
uniporte (monoporte), simporte (cotransporte) y antiporte (contra­
transporte) (v. fig. 8.1). Los sustratos transportados se mueven en 
la misma dirección durante el simporte y en direcciones opuestas 
durante el antiporte. El uniporte de sustratos cargados puede ser diri­
gido electroforéticamente por el potencial de membrana de la célula. 
El movimiento de un sustrato contra su gradiente de concentración 
puede ser dirigido por un antiporte de otro sustrato (normalmente 
un catión como Na+ o H+) a favor de su gradiente. Las proteínas 
que intervienen en estos sistemas de transporte se denominan 
uniportadoras, simportadoras y antiportadoras, respectivamente 
(v. tabla 8.1). Más adelante se presentan algunos ejemplos.
En el caso de los iones de Na+, la diferencia de concentración 
entre el exterior (145 mmol/1) y el interior (12 mmol/1) de la célula 
es aproximadamente de un factor de 10, manteniéndose por la Na+/ 
K+-ATPasa. La Na+/K+-ATPasa es una bomba electrogénica que
bombea 3 Na+ hacia fuera y 2 K+ hacia dentro, generando un poten­
cial de membrana negativo en el interior. El K+ sale al exterior a través 
de los canales de K+, a favor de su gradiente de concentración (de 
140 mmol/1 a 5 mmol/1), aumentando todavía más el potencial eléc­
trico. El gradiente de concentración de los iones de Na+ y el potencial 
eléctrico (negativo en el interior) dan la energía necesaria para la 
importación y exportación de otras moléculas contra su gradiente de 
concentración, siendo éstas transportadas junto con el Na+ mediante 
los simportadores y los antiportadores, respectivamente.
Ejemplos de sistemas de transporte 
y su acoplamiento 
Transporte y movilización del Ca2+ 
en el músculo
La despolarización de la mem brana abre los canales 
iónicos dependientes de voltaje en la unión neuromuscular
El músculo estriado (esquelético y cardíaco) se compone de haces de 
células musculares (cap. 20). Cada célula se encuentra llena de haces 
de filamentos de actina y miosina (miofibrillas) que originan la con­
tracción. Durante la contracción muscular, los nervios de la unión 
neuromuscular estimulan la despolarización local de la membrana
CONCEPTOS CLÍNICOS
ENFERMEDADES DE MENKES 
Y WILSON
La enfermedad de Menkes ligada al cromosoma X es un trastorno 
mortal que se observa en 1 de cada 100.000 recién nacidos. Se carac­
teriza por pelo anormal e hipopigmentado, una fades característica, 
degeneración cerebral, defectos vasculares y del tejido conjuntivo, 
y muerte hacia los 3 años de edad. En esta enfermedad hay un 
defecto de una P-ATPasa transportadora de cobre que se expresa 
en todos los tejidos, excepto el hígado (tabla 8.3). En los pacientes 
con enfermedad de Menkes, el cobre entra en las células intestinales 
pero no es transportado más allá, lo que causa la aparición de déficit 
grave de cobre. Si se inicia precozmente, un tratamiento eficaz es 
la administración subcutánea de un complejo de cobre-histidina.
El gen de la enfermedad de Wilson también codifica una P- 
ATPasa transportadora de cobre y es idéntico en un 60% al gen 
de la enfermedad de Menkes. Se expresa en el hígado, el riñón y la 
placenta. La enfermedad de Wilson aparece en 1 de cada 35.000-
100.000 recién nacidos. Se caracteriza por la falta de incorporación 
de cobre en la ceruloplasmina hepática y la no eliminación del cobre 
desde el hígado a la bilis, lo que causa una acumulación tóxica en 
el hígado, el riñón, el cerebro y la córnea. Desde la infancia al inicio 
de la vida adulta, estos pacientes presentan cirrosis hepática, lesión 
neurológica progresiva o ambas. Los pacientes afectados se tratan 
con quelantes (p. ej., penicilamina). El tratamiento oral con zinc 
también puede resultar útil para disminuir la absorción de cobre de la 
dieta. El cobre es un oligoelemento esencial y un componente integral 
de numerosas enzimas. Sin embargo, en exceso resulta tóxico, puesto 
que se fija a las proteínas y a los ácidos nucleicos, favoreciendo la 
generación de radicales libres, y cataliza la oxidación de los lípidos y 
las proteínas de las membranas.
CONCEPTOS AVANZADOS
ENFERMEDADES DE LOS 
TRANSPORTADORES ABC
Los datos del genoma humano sugieren que existen al menos 50 ge­
nes para los transportadores ABC. Los defectos de estos trans­
portadores son causa de numerosas enfermedades y trastornos inu­
suales, como la enfermedad de Tangier, la enfermedad de Stargardt, 
la colestasis intrahepática progresiva, el síndrome de Dubin-Johnson,el seudoxantoma elástico, la hipoglucemia hiperinsulinémica persis­
tente familiar de la infancia, la adrenoleucodistrofia, el síndrome de 
Zellweger, la sitosterolemia y la fibrosis quística.
La fibrosis quística es la enfermedad potencialmente letal y de 
herencia autosómica recesiva observada más a menudo en las po­
blaciones caucásicas, y afecta a 1 de cada 2.500 recién nacidos. Se 
manifiesta en forma de insuficiencia del páncreas exocrino, aumento 
de la concentración de iones de cloro (Cl“) en el sudor, esterilidad 
masculina y enfermedad de las vías respiratorias, que es la causa 
principal de morbimortalidad. La patología pancreática y pulmonar se 
origina a partir del aumento de la viscosidad de los fluidos secretados 
(mucoviscidosis). La fibrosis quística está causada por mutaciones 
del gen denominado regulador de conductancia transmembrana en 
la fibrosis quística (CFTR) que codifica un canal de CI". Se requiere 
fijación de ATP al CTFR para la apertura del canal. Se cree que la 
ausencia de actividad de este canal en el epitelio de los pacientes con 
fibrosis quística afecta tanto a la secreción iónica como a la de agua.
CONCEPTOS AVANZADOS
GRADIENTES ELECTROQUÍMICOS
La permeabilidad de la mayoría de los no electrolitos a través de 
las membranas puede analizarse asumiendo que el paso que limita 
la velocidad es la difusión en el interior de la bicapa lipídica. Se ha 
demostrado experimentalmente que la permeabilidad a través de la 
bicapa fosfolipídica varía en función del coeficiente de partición en 
los disolventes orgánicos acuoso y orgánico. La velocidad relativa de 
la difusión simple de una molécula a través de la membrana es, por 
tanto, proporcional a su gradiente de concentración a través de la 
bicapa y a la hidrofobicidad de la molécula.
Para los iones y las moléculas cargadas, el transporte a través de 
la membrana debe ser facilitado por un transportador o canal y es 
impulsado por el gradiente electroquímico, una combinación del 
gradiente de concentración (potencial químico) y el gradiente de 
voltaje a través de la membrana (potencial eléctrico). Estas fuerzas 
pueden actuar en el mismo sentido o en sentidos opuestos.
mediante la apertura de los canales de Na+ dependientes del voltaje. 
La despolarización se expande rápidamente hacia las invaginaciones 
de la membrana plasmática denominadas túbulos transversos (T), 
que se extienden alrededor de las miofibrillas (v. fig. 20-5).
Los can ales de Ca2+ dependientes del voltaje (VDCC) 
localizados en los túbulos T del músculo esquelético cambian su 
conformación en respuesta a la despolarización de la membrana, 
tras lo que activan directamente un canal de liberación de Ca2+ 
localizado en la membrana del retículo sarcoplásmico, una red de 
túbulos aplanados que rodea cada miofibrilla en el citoplasma 
de la célula muscular. La salida de Ca2+ desde la luz (compartimen­
to interior) del retículo sarcoplásmico aumenta unas 10 0 veces la 
concentración citoplasmática de Ca2+ (liberación de Ca2+ inducida 
por la despolarización), desde 10-4 mmol/1 (0 ,0007 mg/1) hasta 
aproximadamente 10 -2 mmol/1 (0 ,07 mg/dl), desencadenando 
una hidrólisis de ATP por la miosina, lo que inicia la contracción 
muscular. A continuación, una Ca2+-ATPasa del retículo sarco- 
plásmico hidroliza el ATP para el transporte retrógrado de Ca2+ 
desde el citoplasma hacia el interior del retículo endoplásmico, 
con lo que disminuye la concentración citoplasmática de Ca2+ y 
el músculo se relaja (fig. 8.4, izquierda).
En el músculo cardíaco, los canales de Ca2+ dependientes del 
voltaje (VDCC) permiten la entrada de una pequeña cantidad de 
Ca2+ que estimula su liberación a través del canal de Ca2+ de la luz 
del retículo sarcoplásmico (liberación de Ca2+ inducida por Ca2+). 
En el bombeo del Ca2+ citoplasmático en el músculo cardíaco no 
sólo participa una Ca2+-ATPasa del retículo sarcoplásmico, sino 
también un antiportador Na+/Ca2+ y una Ca2+-ATPasa de la mem­
brana plasmática (fig. 8.4, derecha). La rápida restauración de 
los gradientes iónicos permite la contracción rítmica del corazón.
Transporte activo de glucosa en el intestino
Una Na+/K+-ATPasa impulsa la captación de glucosa hacia 
el interior de las células epiteliales intestinales y renales
Por regla general, el transporte de glucosa sanguínea hacia el interior 
de las células ocurre por difusión facilitada, puesto que habitualmente 
la concentración intracelular de glucosa es inferior a la concentración
Fig. 4 Movimiento del Ca2+ en el ciclo de contracción muscular. Roles de los transportadores en los movimientos del Ca2+ durante la 
contracción de las células musculares esqueléticas (A) y cardíacas (B). Las flechas gruesas indican los lugares de fijación de los inhibidores. En el 
músculo esquelético, los canales de Ca2+ dependientes del voltaje (VDCC) activan directamente la liberación de Ca2+ del retículo sarcoplásmico. El 
incremento de la concentración citoplasmática de Ca2+ desencadena la contracción muscular. Una Ca2+-ATPasa presente en el retículo 
sarcoplásmico transporta el Ca2+ otra vez hacia la luz, con lo que disminuye así la concentración citoplasmática de Ca2+ y el músculo se relaja. En el 
músculo cardíaco, los canales de Ca2+ dependientes del voltaje permiten la entrada de una pequeña cantidad de Ca2+, que induce la liberación de 
este ion desde la luz del retículo sarcoplásmico. El bombeo del Ca2+ citoplasmático hacia el exterior de la célula muscular tiene lugar gracias a dos 
tipos de Ca2+-ATPasas y a un antiportador de Na+/Ca2+. El antiportador de Na+/Ca2+ utiliza el gradiente de sodio (Na+) producido por la Na+/K+-
ATPasa para antiportar el Ca2+. DHP, dihidropiridina, nifedipino, un antagonista del calcio empleado en el tratamiento de la hipertensión. La 
rianodina es un potente inhibidor de los canales de Ca2+ en el retículo sarcoplásmico.
sanguínea (v. tabla 2). En cambio, el transporte de glucosa desde 
el intestino a la sangre tiene lugar tanto por difusión facilitada como 
por transporte activo (fig. 8.5). Cuando la concentración de glucosa 
en el intestino es inferior a la concentración en sangre, el proceso de 
transporte activo es especialmente importante para conseguir una 
recuperación máxima de azúcares en el intestino.
Un simportador SGLT1 de glucosa acoplado a Na+, impul­
sado por un gradiente de Na+ formado por acción de la Na+/K+- 
ATPasa, transporta glucosa hacia el interior de la célula epitelial 
del intestino; en cambio, el GLUT-2 facilita el movimiento a favor 
de gradiente de la glucosa hacia la circulación portal (v. fig. 8.5). 
Una vía similar interviene en el riñón.
Los glomérulos renales constituyen un sistema de ultrafiltra­
ción que filtra moléculas pequeñas procedentes de la sangre. Sin 
embargo, la glucosa, los aminoácidos, numerosos iones y otros 
nutrientes del ultrafiltrado son reabsorbidos casi por completo 
en los túbulos proximales por procesos de simporte. La glucosa es 
reabsorbida principalmente por el transportador 2 de glucosa 
y sodio (SGLT2) (estoiquiometría, Na+:Glc 1:1) hacia el interior 
de las células epiteliales de los túbulos renales proximales. En 
un segmento posterior del túbulo renal el transportador SGLT1 
recupera cantidades mucho menores de glucosa (acoplando el
CONCEPTOS AVANZADOS
DIVERSOS FÁRMACOS 
INHIBEN LOS TRANSPORTADORES 
EN EL MÚSCULO
Las fenilalquilaminas (verapamilo), las benzotiazepinas (diltiazem) 
y las dihidropiridinas (DHP; nifedipino) son antagonistas de los 
canales de calcio que inhiben los canales de Ca2+ dependientes del 
voltaje (VDCC) (fig. 8.4). La rianodina inhibe el canal de liberación 
de Ca2+ en el retículo sarcoplásmico. Estos fármacos se utilizan como 
antihipertensivos para inhibir el aumento de la concentración cito­
plasmática de Ca2+ y, de este modo, la fuerza de contracción muscular. 
En cambio, los glucósidos cardíacos, como la ouabaína y la digoxina, 
aumentan la contracción del músculo cardíaco y se utilizan en el 
tratamiento de la insuficiencia cardíacacongestiva. Actúan inhibiendo 
la Na+/K+-ATPasa que genera el gradiente de concentración de Na+ 
empleado para impulsar la salida de Ca2+ por el antiportador Na+/Ca2+. 
Los venenos de serpiente como la a-bungarotoxina y la tetrodotoxina 
del pez globo inhiben los canales de Na+ dependientes del voltaje. La 
lidocaína, un antagonista del canal del Na+, se utiliza como anestésico 
local y como antiarrítmico. La inhibición de los canales del Na+ reprime 
la transmisión de la señal de despolarización.
CONCEPTOS CLÍNICOS
MODULACIÓN DE LA ACTIVIDAD 
TRANSPORTADORA EN LA DIABETES
El canal de K+ sensible al ATP (KATP) participa en la regulación de la se­
creción de insulina en las células 0 de los islotes pancreáticos. Cuando la 
concentración sanguínea de glucosa aumenta, la glucosa es transporta­
da hacia la célula 3 mediante un transportador de la glucosa (GLUT-2) y 
es metabolizada, provocando un incremento en la concentración de ATP 
citoplasmático. El ATP se une a la subunidad reguladora del canal del K+, 
Katp-P (denominado receptor de la sulfonílurea, SUR1), provocando un 
cambio estructural de la subunidad KATP-a, que cierra el canal Katp- Este 
hecho induce la despolarización de la membrana plasmática (gradiente 
de voltaje disminuido a través de la membrana) y activa los canales de 
calcio (Ca2+) dependientes del voltaje (VDCC). La entrada del Ca2+ es­
timula la exocitosis de las vesículas que contienen insulina.
La unión de sulfonilureas como tolubutamida y glibendamida a 
la KATP-p en el exterior de la membrana plasmática se considera que 
imita el efecto regulador del ATP intracelular. Las sulfonilureas es­
timulan la secreción de insulina, lo que disminuye la concentración 
sanguínea de glucosa en la diabetes.
Los canales KATP defectuosos, que son incapaces de transportar K+, 
inducen una concentración de glucosa reducida, una situación 
denominada hipoglucemia hiperinsulinémica persistente de la infancia, 
que se presenta en 1 de cada 50.000 personas como resultado de la 
pérdida de la función del canal de K+ y la secreción continua de insulina.
transporte de una molécula de glucosa con dos iones de sodio). 
Mientras que la concentración de Na+ en el filtrado es de 140 
mmol/1 (322 mg/dl), en el interior de la célula epitelial es de 
30 mmol/1 (69 mg/dl), con lo que el Na+ fluye «hacia abajo» a favor 
de su gradiente, arrastrando la glucosa «hacia arriba» en contra de 
su gradiente de concentración. Al igual que en las células del 
epitelio intestinal, la baja concentración intracelular de Na+ es 
mantenida por una Na+/K+-ATPasa localizada en el lado opuesto 
de la célula epitelial tubular, lo cual antiporta tres iones de sodio 
citoplasmáticos y dos iones de potasio extracelulares, junto con la 
hidrólisis de una molécula de ATP.
Acidificación del jugo gástrico mediante una 
bomba de protones en el estómago
Una P-ATPasa en las células parietales gástricas mantiene 
bajo el pH del estómago
La luz del estómago es muy ácida (pH =1) debido a la presencia de 
una bomba de protones (H+ /K+-ATPasa; P-ATPasa en la tabla 8.3) 
que se expresa, de forma específica, en las células parietales gás­
tricas. La bomba de protones gástrica se localiza en vesículas in- 
tracelulares en el estado de reposo. Estímulos como la histamina 
y la gastrina inducen la fusión de las vesículas con la membrana 
plasmática (fig. 8.6A). La bomba causa el antitransporte de dos 
protones citoplasmáticos y dos iones de potasio extracelulares, 
junto con la hidrólisis de una molécula de ATP; por este motivo, se 
denomina H+/K+-ATPasa. El contraión Cl“ se segrega a través del 
canal de Cl- , produciendo ácido clorhídrico (HC1) (ácido gástrico) 
en la luz (fig. 8 .6B).
Fig. 5 Transporte de glucosa desde la luz intestinal a la sangre. La 
glucosa se bombea al interior de la célula a través del simportador de 
glucosa acoplado a Na+ (SGLT1) y sale al exterior mediante un proceso 
de difusión facilitada mediado por el uniportador GLUT-2. El gradiente de 
Na+ para el simportador de glucosa es mantenido por la Na+/K+-ATPasa, 
que mantiene baja la concentración intracelular de Na+. El SGLT1 es 
inhibido por la florizina y el GLUT-2, por la floretina. Un GLUT-5 insensible 
a la floretina cataliza la captación de fructosa por un proceso de difusión 
facilitada. A continuación, la fructosa es exportada medíante GLUT-2. Un 
defecto de SGLT1 causa malabsorción de glucosa/galactosa. Las células 
adyacentes están unidas mediante unas uniones estrechas impermeables 
que impiden que los solutos atraviesen el epitelio.
Transporte de Na+ renal y sistema 
renina-angiotensina-aldosterona
El riñón es la localización principal para la regulación 
de la homeostasis del Na+; en el equilibrio del Na+ en los 
túbulos renales participan varios sistemas de transporte
El riñón desempeña cometidos importantes en la conservación 
de la homeostasis del agua y los electrolitos (cap. 23). La orina se 
forma por filtración glomerular. En el túbulo renal se reabsorben 
las sales que atraviesan el filtro glomerular. La mayor parte de la 
reabsorción del Na+ en los túbulos se produce en los segmentos 
proximales. Aunque < 10% de la reabsorción del Na+ ocurre en la 
zona distal de la nefrona, se sabe que esta localización es crucial 
para la calibración fina del volumen plasmático, ya que la re­
absorción de Na+ en la nefrona distal es sensible a una hormona 
esteroidea, la aldosterona.
Como se señala en la figura 8.7, diversas proteínas de trans­
porte de Na+ participan en su reabsorción en los túbulos renales.
Fig. 6 Secreción ácida de las células parietales del estómago.
(A) La secreción ácida es estimulada por señales extracelulares y se 
asocia a cambios morfológicos en las células parietales, desde el reposo 
(izquierda) a la activación (derecha). La bomba de protones (H7K+- 
ATPasa) se desplaza al canalículo secretor (membrana plasmática) de 
las tubulovesículas citoplasmáticas. Los bloqueantes H2 compiten con la 
histamina en sus receptores de tipo H2. (B) Equilibrio iónico en la célula 
parietal. Los H+ transportados por la bomba de protones son suminis­
trados por la anhidrasa carbónica. El bicarbonato (el otro producto 
de esta enzima) es antitransportado con CI" (que se segrega a través de 
un canal de CI"). Los iones de potasio (K+) importados por la bomba 
de protones son excretados asimismo por un canal de K+. La bomba de 
protones posee unas subunidades a catalítica y (3 glucosilada. El fármaco 
omeprazol modifica de forma covalente los residuos de cisteína locali­
zados en el dominio extracitoplasmático de la subunidad a, con lo que 
inhibe la bomba de protones. Las flechas gruesas indican los lugares de 
fijación de los inhibidores.
Entre ellas, la Na+/K+-ATPasa expresada en las membranas ba- 
solaterales de las células epiteliales transporta Na+ a través de la 
membrana hacia la sangre y genera una concentración intrace­
lular baja de Na+. Los iones de Na+ en la orina son transportados 
al interior de las células epiteliales a través de las membranas 
apicales mediante proteínas de transporte de Na+ específicas de
CONCEPTOS CLÍNICOS
INHIBICIÓN DE LA BOMBA 
DE PROTONES GÁSTRICA 
Y ERRADICACIÓN 
DE HELICOBACTER PYLORI
Una secreción ácida crónica e intensa por parte de la bomba de 
protones gástrica lesiona el estómago y el duodeno, con aparición 
de úlceras gástricas y duodenales. Tras su administración por vía 
oral, los inhibidores de la bomba de protones, como el omeprazol, 
alcanzan las células parietales desde la circulación. El omeprazol es 
un profármaco: se acumula en el compartimento ácido, puesto que 
es una base débil, y, bajo las condiciones ácidas de la luz gástrica, se 
convierte en el compuesto activo. La forma activa modifica de modo 
covalente los residuos de cisteína localizados en el dominio extracito­
plasmático de la bomba de protones. Los bloqueantes o antagonistas 
de los receptores H2, como la cimetidina y la ranitidina, compiten con 
la histamina por su receptor e inhiben así indirectamente la secreciónácida (v. fig. 8.6).
Comentario. La infección del estómago por Helicobacter pylori 
también produce úlceras y está asociada con un riesgo elevado de 
adenocarcinoma gástrico. Recientemente se ha introducido el trata­
miento antibiótico para erradicar H. pylori. Hay que señalar que el 
tratamiento antibiótico asociado a omeprazol es mucho más eficaz, 
debido posiblemente a un aumento de la estabilidad del antibiótico 
en la situación débilmente ácida causada por la inhibición de la 
bomba de protones.
cada segmento. El antiportador Na+/H+ (NHE3) está implicado en 
la entrada de Na+ en el túbulo proximal. El simportador de Na+- 
K+-2C1“ sensible a furosemida (NKCC2) y el cotransportador de 
Na+-Cl“ sensible a tiazida (NCCT) se localizan en el asa ascendente 
de Henle gruesa y en los túbulos contorneados distales, respecti­
vamente. El canal de Na+ epitelial sensible a amilorida (ENaC) se 
expresa en la zona distal de la nefrona sensible a aldosterona. El 
equilibrio iónico de las células epiteliales también está regulado 
por el canal de K+ de la capa medular externa renal (ROMK) y por 
el canal de Cl- (C1C).
El sistema renina-angiotensina-aldosterona desempeña 
un papel crucial en la regulación del volumen circulante, 
la osmolalidad del líquido extracelular y la presión 
arterial
Como se comenta con más detalle en los capítulos 24 y 25 , la 
renina se produce en el aparato yuxtaglomerular renal al dis­
minuir el volumen circulante, y convierte el angiotensinógeno, 
producido en el hígado, en angiotensina I, la cual se convierte 
en angiotensina I I gracias a la enzima convertidora de an­
giotensina (ECA). La angiotensina I I producida en la sangre 
favorece la liberación de aldosterona desde las glándulas su­
prarrenales, la cual favorece la retención renal de Na+ y agua 
y eleva la presión arterial al aumentar la reabsorción de Na+ 
en los tubos colectores corticales. La angiotensina I I también 
potencia las elevaciones de la presión arterial mediante vaso­
constricción directa y aumentando la reabsorción de Na+ en el 
túbulo proximal.
Antagonista 
H?
[>
Histamina
Acetilcolina
A
Célula parietal en reposo
Canalículo
secretor
Célula parietal activada
Bomba
protones
H2 de la 
histamina
Túbulo proximal
Asa ascendente Túbulo 
gruesa de Henle contorneado distal Conducto colecto'?-
Membrana 
Na+1 aPical
Na+1K+
Fig. 7 Expresión en segmentos específicos de las proteínas renales de transporte de Na+. Diversas proteínas de transporte de Na+ expresadas 
en las membranas apicales de las células epiteliales renales transportan Na+ desde la orina al interior celular. El Na+ en las células se excreta hacia la 
sangre gracias a la Na+/K+-ATPasa expresada en las membranas basolaterales. Los iones de K+ son reciclados a través de la ROMK basolateral en el 
asa ascendente gruesa de Henle y la nefrona distal sensible a aldosterona. Los iones de cloro abandonan las células en el asa ascendente gruesa de 
Henle y en el túbulo contorneado distal a través de CIC.
APRENDIZAJE ACTIVO
1. Describir las similitudes existentes entre la cinética de la acción 
enzimática y los procesos de transporte. Comparar las propiedades 
de los distintos transportadores de la glucosa con las de la hexo­
cinasa y la glucocinasa, tanto cinéticamente como en términos de 
función fisiológica.
2. Identificar algunos inhibidores del transporte utilizados en la me­
dicina clínica, como los antagonistas de los canales de Ca2+, los 
laxantes y los inhibidores de la secreción ácida gástrica.
3. Investigar el proceso de transporte de glucosa a través de la barrera 
hematoencefálica y explicar la patogenia del coma hipoglucémico.
4. Estudiar el cometido y la especificidad de los transportadores ABC 
en la resistencia a múltiples fármacos quimioterapéuticos.
RESUMEN
La mayoría de las propiedades de permeabilidad de la 
membrana están determinadas por las proteínas de 
transporte, que son proteínas integrales de membrana. 
El transporte mediado por proteínas es un proceso 
saturable con una elevada especificidad de sustrato.
La difusión facilitada está catalizada por unos 
transportadores que permiten el movimiento de iones y 
moléculas a favor de sus gradientes de concentración; 
en cambio, el transporte en contra de gradiente o activo 
requiere energía.
El transporte activo primario está catalizado por bombas 
ATPasas que utilizan la energía producida por la hidrólisis 
del ATP.
El transporte activo secundario utiliza gradientes 
electroquímicos de Na+ y H+, o bien el potencial de 
membrana producido por los procesos de transporte 
activo primario. Los un ¡portadores, simportadores 
y antiportadores son ejemplos de transporte activo 
secundario.
Numerosos sustratos, como iones, nutrientes, 
pequeñas moléculas orgánicas que incluyen fármacos y 
péptidos, y las proteínas son transportados por diversos 
transportadores.
Todos estos transportadores son indispensables para la 
homeostasis. La expresión de grupos de transportadores 
únicos es importante para funciones celulares específicas 
como la contracción muscular, la absorción de nutrientes 
e iones por parte de las células epiteliales intestinales, la 
resorción de nutrientes por las células renales y la secreción 
de ácido por parte de las células parietales gástricas.