Natrio-kalio pompa

Natrio-kalio pompa yra transmembraninis baltymas, tvirtai įsitvirtinęs ląstelės membranoje. Šio baltymo pagalba natrio jonai gali būti pernešami iš ląstelės, o kalio jonai - į ląstelę.

Kas yra natrio-kalio pompa?

Natrio-kalio pompa yra pompa, esanti ląstelės membranoje. Veždamas natrio ir kalio jonus, jis užtikrina, kad bus išlaikytas vadinamasis ramybės membranos potencialas.

Kiekviename siurbimo cikle jis keičia tris natrio jonus (Na + jonus) į du kalio jonus (K + jonus). Tai sukuria neigiamą potencialą tarpląstelinėje erdvėje. Veždamas šiuos jonus, natrio-kalio pompa sunaudoja energiją adenozino trifosfato (ATP) pavidalu.

Funkcija, poveikis ir užduotys

Natrio-kalio pompa pirmiausia veikia kaip baltymas nešiklis. Jis turi tris natrio jonų surišimo vietas ir dvi kalio jonų surišimo vietas. Taip pat yra ATP rišimo vieta. Naudodamas ATP, jonų pompa gali pernešti tris natrio jonus iš ląstelės plazmos į tarpląstelinę erdvę. Savo ruožtu jis iš citoplazmos į ląstelę perneša du kalio jonus. Šis procesas vyksta keliais etapais.

Iš pradžių nešantis baltymas yra atviras citoplazmai. Trys natrio jonai patenka į baltymą per angą ir jungiasi prie specifinių surišimo vietų. Baltymo membranos viduje ATP molekulė taip pat įsikuria nurodytoje jungimosi vietoje. Tada ši molekulė suskaidoma išleidžiant vandenį. Gauta fosfato grupė trumpam laikui yra sujungta su natrio-kalio pompos aminorūgštimi. Energija išsiskiria, kai ATP molekulė suyra. Tai keičia natrio-kalio pompos erdvinį išdėstymą ir baltymas nešiklis atsidaro tarpląstelinės erdvės kryptimi.

Tada trys natrio jonai atsiskiria nuo surišimo taškų ir patenka į išorinę terpę. Du kalio jonai dabar patenka į baltymus per atvirą tarpą. Jie taip pat prisijungia prie rišamųjų vietų. Dabar prisijungusi fosfato grupė yra padalinta.Tai keičia natrio-kalio pompos struktūrą į pradinę būseną. Kalio jonai dabar ištirpsta ir teka į ląstelės vidų. Šio proceso metu natrio-kalio pompa palaiko vadinamąjį ramybės membranos potencialą.

Švietimas, atsiradimas ir savybės

Ramybės membranos potencialas apibūdina potencialiai sužadinamų ląstelių membraninį potencialą ramybės būsenoje. Membranos potencialas visų pirma yra nervų arba raumenų ląstelėse. Atsižvelgiant į ląstelės tipą, ramybės membranos potencialas yra nuo -100 iki -50 mV. Daugumai nervų ląstelių jis yra –70 mV. Ląstelės vidus yra neigiamai įkrautas, palyginti su ląstelės išorine dalimi.

Ląstelės ramybės potencialas yra būtina sąlyga norint sužadinti nervus ir kontroliuoti raumenų susitraukimus. Natrio-kalio pompą gali slopinti įvairios medžiagos. Pavyzdžiui, širdies glikozidai slopina nešiklio baltymą. Širdies glikozidai skiriami lėtiniam širdies nepakankamumui ir prieširdžių virpėjimui. Slopinant pompą, ląstelėse lieka daugiau natrio. Tarpląstelinė natrio koncentracija ir tarpląstelinė natrio koncentracija suartėja.

Slopinant natrio ir kalcio mainus, ląstelėje lieka daugiau kalcio. Tai padidina širdies susitraukiamumą. Natrio-kalio pompos slopinimas taip pat gali sukelti hiperkalemiją. Natrio-kalio pompą taip pat galima skatinti farmakologiškai. Tai atliekama, pavyzdžiui, skiriant insuliną ar adrenaliną. Stimuliuodamas pompą, gali išsivystyti hipokalemija.

Ligos ir sutrikimai

Labai reta liga, pagrįsta natrio-kalio pompos defektu, yra ūminė parkinsonizmo-distonijos sindromo pradžia. Tai liga, paveldima kaip autosominis dominuojantis bruožas. Paprastai tai prasideda vaikystėje ar paauglystėje.

Distonija su drebuliu, traukuliais ir nevalingais judesiais pasireiškia per kelias valandas. Po neilgo laiko labai trūksta mankštos iki imtinai. Veiksminga ligos terapija dar nežinoma.

Kai kurie tyrimai su gyvūnais rodo, kad natrio-kalio pompos defektai gali būti galima epilepsijos priežastis. Ieškodami genetinių defektų, galinčių sukelti epilepsiją, tyrėjai susidūrė su ATP1a3 geno mutacija. Tai yra atsakingas už natrio-kalio pompos veikimą. Vokiečių kalba epilepsija taip pat žinoma kaip traukuliai ar epilepsija. Priklausomai nuo smegenų srities, kuri ištuštinta traukulio metu, yra įvairių simptomų.

Pavyzdžiui, gali atsirasti raumenų trūkčiojimas ar įtempimas, nukentėjusieji gali garsiai reikštis priepuoliuose arba jie suvokia žaibą, juosteles ar šešėlį. Taip pat gali atsirasti nemalonių kvapų ar akustinio suvokimo sutrikimų. Ypač vadinamasis status epilepticus gali būti pavojingas gyvybei. Tai yra apibendrinti toniniai-kloniniai priepuoliai, kurie gali trukti nuo 5 iki 30 minučių.

Natrio-kalio pompos trūkumas taip pat gali būti migrenos priežastis. Tyrėjai atrado genetinius 1 chromosomos pokyčius migrenavusiems žmonėms. Šis genas lemia natrio-kalio pompos ląstelių membranose defektą. Rezultatas - išsipūtusios ir suapvalintos ląstelės. Manoma, kad tai sukelia būdingą migrenos skausmą. Migrena yra neurologinė liga, kuria serga maždaug 10% gyventojų. Moterys paveikiamos žymiai dažniau nei vyrai. Klinikinis migrenos vaizdas yra labai įvairus.

Paprastai yra traukuliai, pulsuojantis ir vienašalis galvos skausmas. Tai periodiškai kartojasi. Be to, gali atsirasti tokie simptomai kaip pykinimas, vėmimas, jautrumas triukšmui ar jautrumas šviesai. Kai kurie pacientai praneša apie regėjimo ar jutimo sutrikimus prieš faktinį migrenos priepuolį. Čia kalbama apie migrenos aurą. Migrena yra atskirties diagnozė ir šiuo metu negali būti išgydoma.