De natriumkaliumpump Det är en proteinstruktur som ingår i en bredare uppsättning molekyler som finns i många cellmembran och som ansvarar för den aktiva transporten av joner eller andra små molekyler mot deras koncentrationsgradienter. De använder den energi som frigörs genom hydrolysen av ATP och det är därför de generiskt kallas ATPaser.
Natriumkaliumpumpen är ett Na + / K + ATPas eftersom det släpper ut energin i ATP-molekylen för att flytta natrium från insidan till utsidan av cellen medan kalium införs.
Inuti cellen är natrium mindre koncentrerat (12 mEq / L) än utanför (142 mEq / L), medan kalium är mer koncentrerat utanför (4 mEq / L) än inuti (140 mEq / L).
ATPase-pumpar klassificeras i tre stora grupper:
Natriumkaliumpumpen (Na + / K + ATPase) tillhör gruppen av jonpumpar av P-klass och upptäcktes 1957 av Jens Skou, en dansk forskare, när han studerade anestetikernas verkningsmekanism på nerverna av en krabba. (Carcinus maenas); arbete för vilket han tilldelades Nobelpriset i kemi 1997.
Artikelindex
Natriumkaliumpumpen är ett enzym som ur synvinkeln av dess kvaternära struktur bildas av två proteinunderenheter av alfa (α) -typ och två av beta (β) -typ.
Det är därför en tetramer av α2β2-typen, vars underenheter är integrerade membranproteiner, det vill säga de passerar lipid-dubbelskiktet och har både intra- och extra-cytosoliska domäner..
Α-underenheterna är de som innehåller bindningsställena för ATP och för Na + och K + -joner och representerar den katalytiska komponenten i enzymet och den som utövar själva pumpens funktion..
A-subenheterna är stora polypeptider, med en molekylvikt på 120 kDa, 10 transmembransegment och med deras N- och C-terminala ändar belägna på den cytosoliska sidan..
På den intracellulära sidan har de bindningsställen för ATP och Na +, liksom en aspartatrest i position 376 som representerar stället som genomgår fosforyleringsprocessen under pumpaktivering..
Bindningsstället för K + verkar vara på den extracellulära sidan.
Β-underenheterna verkar inte ha ett direkt deltagande i pumpfunktionen, men i deras frånvaro förekommer inte denna funktion..
P-underenheterna har en molekylvikt av cirka 55 kDa vardera och är glykoproteiner med en enda transmembrandomän vars kolhydratrester införs i det extracellulära området..
De verkar vara nödvändiga i det endoplasmatiska retikulumet, där de skulle bidra till korrekt vikning av a-underenheterna och sedan på membrannivå för att stabilisera komplexet..
Båda typerna av underenheter är heterogena och α1, α2 och α3 isoformer har beskrivits för den ena, och β1, β2 och β3 för den andra. Α1 finns i membranen i de flesta celler, medan α2 finns i muskel, hjärta, fettvävnad och hjärna och α3 i hjärta och hjärna.
Β1-isoformen är den med den mest diffusa fördelningen, även om den saknas i vissa vävnader såsom de vestibulära cellerna i det inre örat och de snabbt svarande glykolytiska muskelcellerna. Den senare innehåller endast β2.
De olika strukturerna hos underenheterna som utgör Na + / K + -pumpen i de olika vävnaderna kan bero på funktionella specialiseringar som ännu inte har belysts..
För varje ögonblick som övervägs utgör plasmamembranet en separationsgräns mellan facket motsvarande det inre av en cell och det som representerar den extracellulära vätskan i vilken den är nedsänkt..
Båda facken har en sammansättning som kan vara kvalitativt olika, eftersom det finns ämnen i celler som inte finns utanför dem och den extracellulära vätskan innehåller ämnen som inte finns intracellulärt..
Ämnen som finns i båda facken kan hittas i olika koncentrationer, och dessa skillnader kan ha fysiologisk betydelse. Så är fallet med många joner.
Na + / K + -pumpen spelar en grundläggande roll för att upprätthålla intracellulär homeostas genom att kontrollera koncentrationerna av natrium- och kaliumjoner. Detta underhåll av homeostas uppnås tack vare:
Na + har en extracellulär koncentration av cirka 142 mEq / L, medan dess intracellulära koncentration endast är 12 mEq / L; K +, å andra sidan, är mer koncentrerad inuti cellen (140 mEq / L) än utanför den (4 mEq / L).
Även om den elektriska laddningen av dessa joner inte tillåter deras passage genom membranet, finns det jonkanaler som tillåter det (selektivt), vilket främjar rörelse om de krafter som vanligtvis rör sig dessa joner också är närvarande..
Nu är dessa skillnader i koncentration av stor betydelse i bevarande av homeostas av organismen och måste upprätthållas i ett slags balans som om förlorat skulle ge viktiga organiska förändringar.
Na + / K + -pumpens funktion möjliggör extraktion av natrium som har trängt in genom diffusion genom kanaler eller andra transportvägar och återintroduktion av kalium som har diffunderat ut, vilket möjliggör bevarande av intra och extracellulära koncentrationer av dessa joner.
Verkningsmekanismen för ATPase Na + / K + består av en katalytisk cykel som involverar överföringsreaktioner av en fosforylgrupp (Pi) och konformationsförändringar av enzymet som går från ett El-tillstånd till ett E2-tillstånd och vice versa..
Operationen kräver närvaro av ATP och Na + inuti cellen och K + i den extracellulära vätskan.
Cykeln börjar i enzymets El-konformationstillstånd, där det finns 3 cytosoliska ställen för bindning till Na + och hög affinitet (Km av 0,6 mM) som är helt ockuperade eftersom intrajonkoncentrationen (12 mM) tillåter det.
I detta tillstånd (El) och med Na + fäst vid dess bindningsställen binder ATP till sitt ställe i den cytosoliska sektorn i molekylen, hydrolyseras och en fosfatgrupp överförs till aspartat 376 och bildar ett högenergiacylfosfat som inducerar en konformation ändra till tillstånd E2.
Konformationsförändringen till E2-tillståndet innebär att Na + -bindningsställena passerar utåt, deras affinitet för jonen minskar kraftigt och den släpps ut i den extracellulära vätskan, samtidigt som K + -bindningsställets affinitet ökar och dessa joner fästs på utsidan av pumpen.
När Na + har släppts och K + -bundet inträffar hydrolys av aspartylfosfat och konformationsförändringen från E2-tillståndet till El-tillståndet återställs, med återintroduktionen av de tomma Na + -bindningsställena och de av ockuperade K +.
När denna förändring inträffar återtar platserna för Na + sin affinitet och de för K + förlorar den, med vilken K + släpps i cellen..
Na + / K + -pumpen finns i de flesta, om inte alla, däggdjursceller, i vilka det är av allmän betydelse genom att hjälpa till att bibehålla deras osmolaritet och därmed deras volym.
Den kontinuerliga inträdet av natriumjoner i cellen bestämmer en ökning av det intracellulära antalet osmotiskt aktiva partiklar, vilket inducerar inträde av vatten och volymökningen som skulle orsaka bristning av membranet och cellkollaps..
Eftersom dessa pumpar bara introducerar 2 K + för varje 3 Na + som de tar bort, beter de sig elektrogent, vilket innebär att de "dekompenserar" de interna elektriska laddningarna, vilket gynnar produktionen av membranpotentialen hos kroppsceller..
Dess betydelse är också uppenbar i förhållande till cellerna som utgör exciterande vävnader, i vilka åtgärdspotentialerna kännetecknas av inträde av Na + -jonen, som avpolariserar cellen, och utgången av K +, som ompolariserar den..
Dessa joniska rörelser är möjliga tack vare driften av Na + / K + -pumparna, vilket bidrar till produktionen av de kemiska gradienter som rör de involverade jonerna..
Utan dessa pumpar, som arbetar i motsatt riktning, skulle koncentrationerna av dessa joner försvinna och den excitatoriska aktiviteten skulle försvinna..
En annan aspekt som lyfter fram den extrema betydelsen av natrium-kaliumpumpar är relaterad till njurfunktionen, vilket skulle vara omöjligt utan dem.
Njurfunktionen involverar daglig filtrering av mer eller mindre 180 liter plasma och stora mängder ämnen, av vilka vissa måste utsöndras, men många måste återabsorberas så att de inte går förlorade genom urinen..
Återupptaget av natrium, vatten och många av de filtrerade ämnena beror på dessa pumpar, som är belägna i det basolaterala membranet i cellerna som utgör epitelien i de olika rörformiga segmenten i njurens nefroner..
Epitelcellerna som täcker njurrören har en yta som är i kontakt med tubulens lumen och kallas apikal ansikte, och en annan som är i kontakt med interstionen runt tubulan och kallas basolateral..
Vattnet och ämnena som återabsorberas måste först passera in i cellen genom apikalen och sedan in i interstitium genom basolaterala.
Återabsorptionen av Na + är nyckeln både i förhållande till det och i förhållande till vatten och andra ämnen som är beroende av det. Det apikala inträdet av Na + i cellen kräver att det finns en lutning som rör det och det innebär en mycket låg koncentration av jonen inuti cellen..
Denna låga intracellulära koncentration av Na + produceras av natriumpumparna i det basolaterala membranet som arbetar intensivt för att avlägsna jonen från cellerna in i interstitiet..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.