Concepto de bomba de protones
Son complejos enzimáticos integrales de membrana que es capaz de movilizar protones a través de la membrana de una célula, de la mitocondria o de cualquier otro compartimento subcelular.
En la respiración celular, las bombas de protones, localizadas en la membrana interna de la mitocondria, secuestran protones de la matriz mitocondrial y los transloca al espacio intermembrana. Este transporte de protones, que está acoplado a una corriente de electrones, crea una diferencia de gradiente tanto en pH como en carga eléctrica y establece un potencial electroquímico que actúa como una batería o reserva de energía para la célula.
Constitución de la bomba de protones
La bomba de protones está constituida por dos componentes básicos.
El primero
Está representado por una hidrogenion-potasioadenosina-trifosfatasa (H+, K+ ATP-asa), una enzima magnesio-dependiente que está conformada por dos sub-unidades polipéptidas, una mayor o alfa que reacciona con el ATP citosólico para obtener energía, y una menor o beta cuya función no ha sido establecida.
Este primer componente intercambia el H+ citoplasmático derivado del agua por un K+ del fluido canalicular utilizando la energía extraída del ATP.
El segundo
Constitutivo de la bomba de protones está representado por un simporte o transportador simultáneo K+/CI- que transloca estos dos elementos contra gradiente de concentración desde la célula al lumen gástrico. Este sistema provee el K+ a ser intercambiado poco después por H+ como se ha indicado, y el CI- que finalmente acompaña a este hidrogenión.
En contraste a lo que ocurre con la Na+, K+ ATP-asa o bomba de sodio presente en todas las células del organismo, la bomba de protones de las células parietales no es inhibida por digitálicos, siendo por otro lado inactivada por benzimidazólicos.
Acción de los protones
Los protones pueden ser movidos físicamente a través de la membrana como es el caso de los complejos I y IV de las mitocondrias. El mismo efecto es observado cuando los electrones se mueven en la dirección opuesta. El resultado es la desaparición de protones de la matriz y la aparición de protones en el espacio intermembrana.
Este es el caso del complejo III de las mitocondrias, en el cual se observa el ciclo Q. Algunas deshidrogenasas son bombas de protones, otras no. La mayoría de oxidadas y reductasas si lo son, aunque existen excepciones. El citocromo bc1 es una bomba de protones encontrada en muchas bacterias, aunque no en todas, por ejemplo Escherichia coli.