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5.4:

¿Qué es un gradiente electroquímico?

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What is an Electrochemical Gradient?

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– [Instructor] La membrana celular funciona como una barrera. Manteniendo ciertas moléculas e iones atrapados adentro de la célula y manteniendo otros afuera. Una característica de esta división de recursos dentro y fuera de la célula es la conservación de un gradiente electroquímico. Los iones que son críticos para la función celular, incluyendo al sodio y al potasio, no pueden disiparse a través de la membrana, sino que se mueven a través de canales y transportadores. En condiciones normales, generalmente hay más sodio en el exterior de una célula que en el interior. Esto crea un gradiente químico o de concentración donde el sodio fluiría a través de la membrana celular desde afuera hacia adentro si se le concediera una ruta. Por el contrario, hay una menor concentración de potasio afuera de la célula y más potasio adentro. Entonces, su gradiente químico es inverso al gradiente de sodio. Sin embargo, la concentración de iones no es el único factor que crea un gradiente a través de la membrana celular. La separación de iones y moléculas con cargas positivas y negativas también significa que hay un gradiente eléctrico presente. La prevalencia de iones de sodio cargados positivamente fuera de la célula y la abundancia de proteínas cargadas negativamente en el interior son dos factores principales que contribuyen a la diferencia general de la carga a lo largo de la membrana. El transporte activo utiliza energía para mantener el gradiente electroquímico a través de la membrana celular con proteínas de membrana especializadas que mueven iones en dirección contraria a sus gradientes electroquímicos. Sin embargo, bajo condiciones específicas, los iones pueden moverse de acuerdo a sus gradientes. Generando energía para procesos como el transporte de glucosa y proporcionando un medio para que células especializadas como el corazón, los músculos y las neuronas generen impulsos eléctricos.

5.4:

¿Qué es un gradiente electroquímico?

Trifosfato de adenosina, o ATP, se considera la fuente de energía primaria en las células. Sin embargo, la energía también se puede almacenar en el gradiente electroquímico de un ion a través de la membrana plasmática, que está determinado por dos factores: sus gradientes químicos y eléctricos.

El gradiente químico se basa en diferencias en la abundancia de una sustancia en el exterior frente al interior de una célula y fluye de áreas de alta a baja concentración iónica. Por el contrario, el gradiente eléctrico gira en torno a la carga eléctrica de un ion y las cargas generales de los ambientes intracelulares y extracelulares.

El gradiente eléctrico de un ión cargado positivamente fluye de regiones positivas a negativas, mientras que lo contrario es cierto para los iones cargados negativamente. Es la acción combinada de estos factores eléctricos y químicos que determinan la dirección final de un gradiente electroquímico. Cuando un ion se mueve a lo largo de este camino, por su gradiente electroquímico, se libera energía que luego puede alimentar diversos procesos biológicos.

Suggested Reading

Ianowski, Juan P., and Michael J. O’Donnell. “Electrochemical Gradients for Na+, K+, Cl– and H+ across the Apical Membrane in Malpighian (Renal) Tubule Cells of Rhodnius Prolixus.” Journal of Experimental Biology 209, no. 10 (May 15, 2006): 1964–75. [Source]