6.12 : Transporte Ativo Primário

Em contraste com o transporte passivo, o transporte ativo envolve uma substância sendo movida através das membranas em uma direção contra sua concentração ou gradiente eletroquímico. Existem dois tipos de transporte ativo: transporte ativo primário e transporte ativo secundário. O transporte ativo primário utiliza energia química do ATP para acionar as bombas de proteína embutidas na membrana celular. Com a energia do ATP, as bombas transportam íons contra seus gradientes eletroquímicos - uma direção que normalmente não viajariam por difusão.

Relação entre gradientes de concentração, elétricos e eletroquímicos

Para entender a dinâmica do transporte ativo, é importante primeiro entender os gradientes elétricos e de concentração. Um gradiente de concentração é uma diferença na concentração de uma substância através de uma membrana ou espaço que impulsiona o movimento de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração. Da mesma forma, um gradiente elétrico é a força resultante da diferença entre os potenciais eletroquímicos em cada lado da membrana que leva ao movimento de íons através da membrana até que as cargas sejam semelhantes em ambos os lados da membrana. Um gradiente eletroquímico é criado quando as forças de um gradiente de concentração química e gradiente de carga elétrica são combinadas.

Bomba de sódio-potássio

Um importante transportador responsável por manter o gradiente eletroquímico nas células é a bomba de sódio-potássio. A principal atividade de transporte ativo da bomba ocorre quando ela é orientada de forma que atravesse a membrana com seu lado extracelular fechado e sua região intracelular aberta e associada a uma molécula de ATP. Nessa conformação, o transportador tem uma alta afinidade pelos íons de sódio normalmente presentes na célula em baixas concentrações, e três desses íons entram e se ligam à bomba. Essa ligação permite que o ATP transfira um de seus grupos fosfato para o transportador, fornecendo a energia necessária para fechar o lado intracelular da bomba e abrir a região extracelular.

A mudança na conformação diminui a afinidade da bomba pelos íons de sódio - que são liberados no espaço extracelular - mas aumenta sua afinidade pelo potássio, permitindo que ela se ligue a dois íons de potássio presentes em baixa concentração no ambiente extracelular. O lado extracelular da bomba então fecha e o grupo fosfato derivado de ATP no transportador se desprende. Isso permite que uma nova molécula de ATP se associe ao lado intracelular da bomba, que se abre e permite que os íons de potássio saiam para dentro da célula - retornando o transportador à sua forma inicial, iniciando o ciclo novamente.

Devido à atividade primária de transporte ativo da bomba, há um desequilíbrio na distribuição de íons através da membrana. Existem mais íons de potássio dentro da célula e mais íons de sódio fora da célula. Portanto, o interior da célula é mais negativo do que o exterior. Um gradiente eletroquímico é gerado como resultado do desequilíbrio de íons. A força do gradiente eletroquímico impulsiona as reações de transporte ativo secundário. O transporte ativo secundário, também conhecido como co-transporte, ocorre quando uma substância é transportada através de uma membrana como resultado do gradiente eletroquímico estabelecido pelo transporte ativo primário sem a necessidade de ATP adicional.