En los canales de compuerta de nucleótido, como su nombre los indica la molécula de señal es un nucleótido (p. ej., AMP cíclico en los receptores olfatorios y GMP cíclico en los bastoncillos de la retina) que se fija en un sitio de la compuerta y, al alterar la configuración del complejo proteínico de ésta, permite el flujo de un ion particular a través del canal iónico.

CANALES DE COMPUERTA MECANICA. En los canales de compuerta mecánica se requiere una manipulación física real para abrir la compuerta. Un ejemplo es el de las células ciliadas del oído interno. Estas células, localizadas sobre la membrana basilar, poseen estereocilios embebidos en una matriz que se conoce como membrana tectorial. El movimiento de la membrana basilar hace que cambie las posiciones de la superficie de las células ciliadas, y como consecuencia se doblan los estereocilios. Esta deformación física abre a los canales de compuerta mecánica de los estereocilios localizados en el oído interno, y permite la entrada de cationes en la célula, con lo que se despolariza. Este acontecimiento genera impulsos que el cerebro interpreta como sonidos.

CANALES IONICOS DE COMPUERTA DE PROTEINA G. Ciertos canales iónicos de compuerta (p. ej., receptores muscarínicos de acetilcolina de las células de músculo cardiaco) requieren de la interacción entre una molécula receptora y un complejo de proteína G (que se describe en la pág. 20) con activación resultante de esta última proteína. La proteína G activada entra en seguida en interacción con la compuerta del canal iónico, y la abre para que estos últimos puedan lograr acceso al canal y atravesarlo.

CANALES SIN COMPUERTA. La forma más frecuente de canal sin compuerta es el canal de fuga K+, que permite el paso de K+ y es de importancia enorme para la creación de una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) entre los dos lados de la membrana celular. Como este canal no tiene compuerta, el tránsito de iones K+ no se encuentran bajo el control de la célula; más bien la dirección del movimiento de los iones refleja su concentración en ambos lados de la membrana.

Proteínas transportadoras

Las proteínas transportadoras son proteínas de transporte de paso múltiple por la membrana que posee sitios de fijación para iones o moléculas específicos en ambos lados de la bicapa lipídica. Cuando un soluto se integra en su sitio de fijación, la proteína transportadora experimenta cambios de configuración reversibles; al descargarse la molécula sobre el lado de la membrana, la proteína transportadora recupera su configuración previa. Como se señaló con anterioridad, el transporte de estas proteínas puede ser pasivo, a lo largo de un gradiente de concentración electroquímico, o activo, contra un gradiente. El transporte puede ser uniporte, o sea que pasa una sola molécula en una dirección, o acoplado, lo que significa que se mueven en la misma dirección (simporte) o en la opuesta (antiporte) dos moléculas diferentes (fig. 2-11e). Los transportadores acoplados conducen a los solutos de manera simultánea o de manera secuencial.

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO POR LA BOMBA SODIO/POTASIO. En condiciones normales, la concentración de Na+ es mucho mayor fuera de la célula que en el interior, y la concentración de K+ es mucho mayor en el interior que en el exterior de la célula. La célula conserva esta concentración diferencial al gastar ATP para impulsar a una proteína transportadora antiporte acoplada, conocida como bomba de Na+/K+. Esta bomba transporta iones de K+ hacia el interior de la célula y iones de Na+ hacia el exterior, en cada caso contra un gradiente de concentración muy pronunciado. Como este diferencial de concentración es esencial para la supervivencia y el funcionamiento normal de prácticamente todas las células animales, la membrana plasmática de todas estas células posee un gran número de estas bombas.

La bomba de Na+/K+ posee dos sitios de fijación para el K+ en su posición externa, y tres sitios de fijación para el Na+ sobre su superficie citoplásmica; por tanto, por cada dos iones de K+ que se introducen en la célula, se transportan hacia el exterior tres de sodio.

Se ha demostrado que la ATPasa de Na+/K+ está relacionada con la bomba de Na+/K+. Cuando se fijan sobre la superficie citosólica de la bomba tres iones de Na+, el ATP se hidroliza hasta ADP y el ion fosfato descargado se emplea para fosforilar a la ATPasa, lo que da por resultado alteración de la configuración de la bomba, con transferencia consecuente de iones de Na+ hacia el exterior de la célula. La fijación de dos iones de K+ sobre la porción externa de la bomba produce desfosforilación de la ATPasa con retorno consecuente de la proteína transportadora a su configuración previa, lo que da por resultado transferencia de los iones de K+ hacia el interior de la célula.

La operación constante de esta bomba produce la concentración intracelular de iones que da por resultado disminución de la presión osmótica intracelular. Si la presión osmótica dentro de la célula no se redujera por la acción de la bomba de Na+/K+, entraría el agua en ella en grandes cantidades, lo que la haría hincharse y, por último, sucumbir a la lisis osmótica (es decir, estallaría). De aquí que, por medio de la operación de esta bomba, la célula sea capaz de regular su osmolaridad y, en consecuencia, su volumen. De esta manera adicional, esta bomba ayuda a los canales de fuga de K+ en la conservación del potencial de la membrana celular.

Como los sitios de fijación situados sobre la porción externa de la bomba fijan no sólo al K+ sino también al glucósico ouabaína, este glucósido inhibe a la bomba de sodio potasio.