Натријум-калијум пумпа

Тхе Натријум-калијум пумпа је трансмембрански протеин који је чврсто усидрен у ћелијској мембрани. Уз помоћ овог протеина, натријум јони се могу транспортовати из ћелије, а јони калијума у ​​ћелију.

Шта је натријум-калијум пумпа?

Натријум-калијум пумпа је пумпа која се налази у ћелијској мембрани. Транспортом јона натријума и калијума обезбеђује се одржавање такозваног потенцијала мембране у мировању.

У сваком циклусу пумпања измењује три јона натријума (На + јона) за два калијум јона (К + јони). Ово ствара негативан потенцијал у унутарћелијском простору. Приликом транспорта ових јона, натријум-калијум пумпа троши енергију у облику аденосин трифосфата (АТП).

Функција, ефекат и задаци

Натријум-калијум пумпа делује превасходно као протеин протеин. Има три места везивања за натријум јоне и два места везивања за калијум јоне. Такође постоји вежуће место за АТП. Користећи АТП, јонска пумпа може транспортовати три јона натријума из ћелијске плазме у ванћелијски простор. Заузврат, она шверцује два јона калија из цитоплазме у ћелију. Овај се процес одвија у неколико корака.

У почетку је протеин носач отворен цитоплазми. Три натријум јона улазе у протеин кроз отвор и везују се за специфична места везивања. Са унутрашње стране протеинске мембране, АТП молекул се такође таложи на предвиђеном месту везивања. Затим се молекул раздваја са ослобађањем воде. Добијена фосфатна група за кратко време је везана аминокиселином натријум-калијумске пумпе. Енергија се ослобађа када се АТП молекул разгради. Ово мења просторни распоред натријум-калијумске пумпе и протеински носач се отвара у правцу ванћелијског простора.

Три натријум јона се одвајају од својих тачака везивања и тако улазе у спољни медијум. Два калијум јона сада улазе у протеин кроз отворени јаз. Они се такође прикључују на места везања. Везана фосфатна група је сада раздвојена.Ово враћа конформацију натријум-калијумске пумпе у првобитно стање. Калијум јони се сада растварају и уливају у унутрашњост ћелије. Кроз овај поступак, натријум-калијум пумпа одржава оно што је познато као мембрански потенцијал мировања.

Образовање, појава и својства

Потенцијал мембране одмара описује мембрански потенцијал потенцијално узбудљивих ћелија у стању мировања. Мембрански потенцијали налазе се нарочито у нервним ћелијама или мишићним ћелијама. У зависности од типа ћелије, потенцијал мембране у мировању је између -100 и -50 мВ. За већину нервних ћелија је -70 мВ. Унутрашњост ћелије је негативно наелектрисана у поређењу са спољашњом ћелијом.

Потенцијални потенцијал ћелије је предуслов за спровођење узбуђења у нервима и за контролу контракције мишића. Натријум-калијум пумпа се може инхибирати различитим супстанцама. На пример, срчани гликозиди инхибирају протеин носач. Срчани гликозиди прописани су за хронично затајење срца и атријску фибрилацију. Инхибирањем пумпе, више натријума остаје у ћелијама. Концентрација натријума ћелије и изванстаничне концентрације натријума се конвергирају.

Инхибирањем натријум-калцијумовог измењивача, више калцијума остаје у ћелији. То повећава контрактилност срца. Инхибиција натријум-калијумске пумпе такође може довести до хиперкалемије. Супротно томе, натријум-калијум пумпа се такође може фармаколошки стимулисати. Ово се, на пример, постиже давањем инсулина или адреналина. Стимулисање пумпе може изазвати хипокалемију.

Болести и поремећаји

Веома ретка болест која се заснива на дефекту у натријум-калијум пумпи је акутни почетак синдрома паркинсонизма и дистоније. То је болест која се насљеђује као аутосомно доминантно својство. Обично почиње у детињству или адолесценцији.

Дистонија са дрхтавицом, конвулзијама и ненамерним покретима јавља се за неколико сати. Након кратког времена, постоји озбиљан недостатак вежбања до укључивања непокретности. Још није позната ефикасна терапија за болест.

Неке студије на животињама указују да недостаци натријум-калијум пумпе могу бити могући узрок епилепсије. Док су тражили генетске недостатке који би могли изазвати епилепсију, истраживачи су наишли на мутацију гена АТП1а3. Ово је одговорно за функционисање натријум-калијумске пумпе. На немачком језику епилепсија је позната и као конвулзије или епилепсија. У зависности од региона мозга који се празни током напада, постоје различити симптоми.

На пример, може доћи до трзања или напетости мишића, погођени се могу гласно изразити нападима или опажају муње, пруге или сенке. Такође се могу јавити непријатни поремећаји мириса или поремећаји акустичне перцепције. Посебно такозвани статусни епилептик може бити опасан по живот. То су генерализовани тонично-клонски напади који могу трајати било где од 5 до 30 минута.

Неисправност натријум-калијумске пумпе такође би могла бити повод за мигрене. Истраживачи су открили генетске промене на хромозому 1 код мигрене. Овај ген доводи до оштећења натријум-калијумске пумпе у мембранама ћелија. Резултат су надуване и заобљене ћелије. То би требало да изазове карактеристичан бол мигрене. Мигрена је неуролошка болест која погађа око 10% становништва. Жене су погођене значајно чешће од мушкараца. Клиничка слика мигрене је веома променљива.

Обично постоје нападаји, пулсирајуће и једностране главобоље. Они се понављају периодично. Поред тога, могу се појавити симптоми попут мучнине, повраћања, осетљивости на буку или осетљивости на светло. Неки пацијенти пријављују поремећаје вида или сензора у перцепцији пре стварног напада мигрене. Овде се говори о мигренијској аури. Мигрена је дијагноза искључености и тренутно се не може излечити.