Cotransporte: transporte acoplado mediante una proteína de membrana

Una simple bomba impulsada por ATP que transporta un soluto específico puede impulsar indirectamente el transporte activo de otros solutos mediante un mecanismo que se llama cotransporte. Una sustancia que ha sido bombeada a través de una membrana puede realizar un trabajo cuando por difusión se desplaza de regreso a través de la membrana, de forma análoga al agua que ha sido bombeada cuesta arriba y realiza un trabajo al fluir hacia abajo.

Otra proteína de transporte especializada, un cotransportador independiente de la bomba, puede acoplarse a la difusión “cuesta abajo” de esta sustancia para el transporte “cuesta arriba” de una segunda sustancia en contra de su gradiente de concentración. Por ejemplo, una planta utiliza el gradiente de iones hidrógeno generado por sus bombas de protones para impulsar el transporte activo de aminoácidos, hidratos de carbono y muchos otros nutrientes, dentro de la célula. Una proteína de transporte específica acopla el retorno de los iones hidrógeno al transporte de sacarosa dentro de la célula.

La proteína puede translocar la sacarosa dentro de la célula en contra de un gradiente de concentración, pero solamente si la molécula de sacarosa viaja acompañada por un ion hidrógeno. El ion hidrógeno utiliza la proteína de transporte común como una avenida para difundirse a favor del gradiente electroquímico mantenido por la bomba de protones. Las plantas utilizan el mecanismo de cotransporte de sacarosa-H+ para cargar la sacarosa producida por la fotosíntesis en células especializadas en las venas de las hojas. El hidrato de carbono puede entonces distribuirse por el tejido vascular de la planta hacia los órganos no fotosintéticos, como las raíces.

Lo que conocemos acerca de proteínas de transporte, ósmosis y equilibrio acuoso en las células animales nos ha ayudado a encontrar tratamientos más efectivos para la deshidratación resultante de la diarrea, un grave problema en los países en desarrollo donde los parásitos intestinales tienen gran prevalencia. Se administra a los pacientes una solución para beber que contiene una alta concentración de glucosa y sal.

Los solutos son incorporados por proteínas de transporte en la superficie de las células intestinales y atraviesan las células para penetrar en la sangre. La presión osmótica resultante ocasiona un flujo de agua a través de las células intestinales, desde el intestino hacia la sangre, rehidratando al paciente. A causa de las proteínas específicas implicadas, deben estar presentes tanto la glucosa como el ion sodio de la sal. El mismo principio subyace en el consumo de soluciones ricas en solutos por parte de los atletas después de un ejercicio exigente.