Plik pompa sodowo-potasowa Jest to struktura białkowa wchodząca w skład szerszego zestawu cząsteczek obecnych w wielu błonach komórkowych, które są odpowiedzialne za aktywny transport jonów lub innych małych cząsteczek wbrew gradientom ich stężeń. Wykorzystują energię uwolnioną podczas hydrolizy ATP i dlatego ogólnie nazywane są ATPazami.
Pompa sodowo-potasowa jest ATPazą Na + / K +, ponieważ uwalnia energię zawartą w cząsteczce ATP, aby przenieść sód z wnętrza komórki na zewnątrz, jednocześnie wprowadzając potas.
Wewnątrz ogniwa sód jest mniej stężony (12 mEq / l) niż na zewnątrz (142 mEq / l), podczas gdy potas jest bardziej stężony na zewnątrz (4 mEq / l) niż wewnątrz (140 mEq / l).
Pompy ATPase są podzielone na trzy duże grupy:
Pompa sodowo-potasowa (Na + / K + ATPaza) należy do grupy pomp jonowych klasy P i została odkryta w 1957 roku przez duńskiego naukowca Jensa Skou, gdy badał mechanizm działania środków znieczulających na nerwy krab. (Carcinus maenas); praca, za którą w 1997 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Indeks artykułów
Pompa sodowo-potasowa jest enzymem, który ze względu na swoją czwartorzędową strukturę tworzą 2 podjednostki białkowe typu alfa (α) i dwie podjednostki beta (β).
Jest to zatem tetramer typu α2β2, którego podjednostki są integralnymi białkami błonowymi, to znaczy przechodzą przez dwuwarstwę lipidową i mają zarówno domeny wewnątrz-, jak i poza-cytozolowe..
Podjednostki α to te, które zawierają miejsca wiązania dla ATP oraz jonów Na + i K + i reprezentują katalityczny składnik enzymu oraz ten, który pełni funkcję samej pompy..
Podjednostki α są dużymi polipeptydami o masie cząsteczkowej 120 kDa, 10 segmentów transbłonowych i których końce N- i C-końcowe znajdują się po stronie cytozolowej..
Po stronie wewnątrzkomórkowej mają miejsca wiązania dla ATP i Na +, a także resztę asparaginianu w pozycji 376, która reprezentuje miejsce, które podlega procesowi fosforylacji podczas aktywacji pompy..
Wydaje się, że miejsce wiązania dla K + znajduje się po stronie zewnątrzkomórkowej.
Wydaje się, że podjednostki β nie mają bezpośredniego udziału w funkcji pompowania, ale w przypadku ich braku funkcja ta nie występuje..
Podjednostki β mają masę cząsteczkową około 55 kDa każda i są glikoproteinami z pojedynczą domeną transbłonową, której reszty węglowodanowe są wstawione do regionu zewnątrzkomórkowego..
Wydają się być niezbędne w retikulum endoplazmatycznym, gdzie przyczyniałyby się do prawidłowego fałdowania podjednostek α, a następnie na poziomie błony do stabilizacji kompleksu..
Oba typy podjednostek są heterogeniczne i dla jednej opisano izoformy α1, α2 i α3, a dla drugiej β1, β2 i β3. Α1 znajduje się w błonach większości komórek, podczas gdy α2 występuje w mięśniach, sercu, tkance tłuszczowej i mózgu, a α3 w sercu i mózgu.
Izoforma β1 jest izoformą o najbardziej rozproszonym rozkładzie, chociaż nie występuje w niektórych tkankach, takich jak komórki przedsionkowe ucha wewnętrznego i szybko reagujące glikolityczne komórki mięśniowe. Te ostatnie zawierają tylko β2.
Różne struktury podjednostek, które tworzą pompę Na + / K + w różnych tkankach, mogą wynikać z funkcjonalnych specjalizacji, które nie zostały jeszcze wyjaśnione..
W każdym rozważanym momencie błona plazmatyczna stanowi granicę oddzielającą między przedziałem odpowiadającym wnętrzu komórki a tym, który reprezentuje płyn pozakomórkowy, w którym jest zanurzona..
Skład obu przedziałów może być jakościowo różny, ponieważ wewnątrz komórek znajdują się substancje, których nie ma poza nimi, a płyn pozakomórkowy zawiera substancje, które nie są obecne wewnątrzkomórkowo..
Substancje obecne w obu przedziałach można znaleźć w różnych stężeniach, a różnice te mogą mieć znaczenie fizjologiczne. Tak jest w przypadku wielu jonów.
Pompa Na + / K + odgrywa fundamentalną rolę w utrzymaniu homeostazy wewnątrzkomórkowej poprzez kontrolowanie stężenia jonów sodu i potasu. To utrzymanie homeostazy uzyskuje się dzięki:
Na + ma zewnątrzkomórkowe stężenie około 142 mEq / l, podczas gdy jego wewnątrzkomórkowe stężenie wynosi tylko 12 mEq / l; Z drugiej strony K + jest bardziej skoncentrowany wewnątrz komórki (140 mEq / l) niż na zewnątrz (4 mEq / l).
Chociaż ładunek elektryczny tych jonów nie pozwala na ich przejście przez membranę, istnieją kanały jonowe, które na to pozwalają (selektywnie), które sprzyjają ruchowi, jeśli obecne są również siły, które normalnie poruszają te jony..
Teraz te różnice w koncentracji mają ogromne znaczenie w zachowanie homeostazy organizmu i należy ją utrzymywać w stanie równowagi, której utrata spowodowałaby istotne zmiany organiczne.
Funkcja pompy Na + / K + umożliwia ekstrakcję sodu, który dostał się na drodze dyfuzji kanałami lub innymi drogami transportowymi i ponowne wprowadzenie potasu, który wydyfundował, umożliwiając zachowanie wewnątrz i zewnątrzkomórkowych stężeń tych jonów.
Mechanizm działania ATPazy Na + / K + składa się z cyklu katalitycznego, który obejmuje reakcje przeniesienia grupy fosforylowej (Pi) oraz zmiany konformacyjne enzymu, które przechodzą ze stanu E1 do stanu E2 i odwrotnie..
Operacja wymaga obecności ATP i Na + w komórce oraz K + w płynie zewnątrzkomórkowym.
Cykl rozpoczyna się w stanie konformacji E1 enzymu, w którym znajdują się 3 cytozolowe miejsca wiązania Na + i wysokie powinowactwo (Km 0,6 mM), które są w pełni zajęte, ponieważ pozwala na to stężenie wewnątrzjonów (12 mM).
W tym stanie (E1) i z Na + przyłączonym do miejsc wiązania, ATP wiąże się ze swoim miejscem w sektorze cytozolowym cząsteczki, hydrolizuje i grupa fosforanowa jest przenoszona do asparaginianu 376, tworząc wysokoenergetyczny acylofosforan, który indukuje przejść do stanu E2.
Zmiana konformacyjna do stanu E2 implikuje, że miejsca wiązania Na + przechodzą na zewnątrz, ich powinowactwo do jonu znacznie się zmniejsza i jest on uwalniany do płynu zewnątrzkomórkowego, przy jednoczesnym powinowactwie do miejsc wiązania K + wzrasta i jony te są przyłączane na zewnątrz pompy.
Po uwolnieniu Na + i związaniu K + następuje hydroliza fosforanu aspartylu i zmiana konformacyjna ze stanu E2 do stanu E1 zostaje cofnięta, z ponownym wprowadzeniem pustych miejsc wiązania Na + i zajętych miejsc K +.
Kiedy następuje ta zmiana, miejsca dla Na + odzyskują swoje powinowactwo, a te z K + tracą je, dzięki czemu K + jest uwalniane do komórki..
Pompa Na + / K + jest obecna w większości, jeśli nie we wszystkich, komórkach ssaków, w których ma ona ogólne znaczenie, ponieważ pomaga w utrzymaniu ich osmolarności, a tym samym ich objętości.
Ciągłe wchodzenie jonów sodu do komórki determinuje wzrost wewnątrzkomórkowej liczby cząstek aktywnych osmotycznie, co indukuje wnikanie wody i wzrost objętości, który w końcu doprowadziłby do pęknięcia błony i zapadnięcia się komórki..
Ponieważ pompy te wprowadzają tylko 2 K + na każde 3 Na +, które usuwają, zachowują się elektrogenicznie, co oznacza, że „dekompensują” wewnętrzne ładunki elektryczne, sprzyjając wytwarzaniu potencjału błonowego charakterystycznego dla komórek ciała..
Jego znaczenie jest również widoczne w odniesieniu do komórek tworzących tkanki pobudliwe, w których potencjały czynnościowe charakteryzują się wejściem jonu Na +, który depolaryzuje komórkę, oraz wyjściem K +, który ją repolaryzuje..
Te ruchy jonowe są możliwe dzięki działaniu pomp Na + / K +, które przyczyniają się do wytwarzania gradientów chemicznych, które poruszają zaangażowane jony..
Bez tych pomp działających w przeciwnym kierunku gradienty stężeń tych jonów rozproszyłyby się, a aktywność pobudzająca zanikłaby..
Innym aspektem, który podkreśla ogromne znaczenie pomp sodowo-potasowych, jest funkcja nerek, która bez nich byłaby niemożliwa.
Czynność nerek polega na codziennym filtrowaniu mniej więcej 180 litrów osocza i dużych ilości substancji, z których część musi zostać wydalona, ale wiele z nich musi zostać ponownie wchłoniętych, aby nie wydostały się z moczem..
Ponowna absorpcja sodu, wody i wielu przefiltrowanych substancji zależy od tych pomp, które znajdują się w błonie podstawno-bocznej komórek tworzących nabłonki różnych odcinków rurkowych nefronów nerkowych..
Komórki nabłonkowe wyściełające kanaliki nerkowe mają jedną powierzchnię, która styka się ze światłem kanalika i nazywa się powierzchnią wierzchołkową, a drugą, która styka się ze śródmiąższem wokół kanalika i nazywa się ją podstawno-boczną..
Woda i substancje, które są ponownie wchłaniane, muszą najpierw przedostać się do komórki przez wierzchołek, a następnie do śródmiąższu przez podstawno-boczną.
Ponowna absorpcja Na + jest kluczowa zarówno w odniesieniu do niego, jak iw stosunku do wody i innych zależnych od niej substancji. Wierzchołkowe wejście Na + do komórki wymaga, aby istniał gradient, który ją porusza, a to oznacza bardzo niskie stężenie jonu wewnątrz komórki..
To niskie wewnątrzkomórkowe stężenie Na + jest wytwarzane przez pompy sodowe błony podstawno-bocznej, które pracują intensywnie w celu usunięcia jonów z komórek do tkanki śródmiąższowej..
Jeszcze bez komentarzy