Kaliuminatriumpumpun rakenne, toiminta, mekanismi, merkitys

Se Natriumpommi Se on proteiinirakenne, joka sisältyy laajempaan molekyylijoukkoon, joka on läsnä monissa solukalvoissa, ja jotka ovat vastuussa ionien tai muiden pienten molekyylien aktiivisesta kuljetuksesta sen pitoisuusgradienteihin. He käyttävät ATP -hydrolyysin vapauttamaa energiaa, ja siksi niitä kutsutaan yleisesti Atasasiksi.

Kaliuminatriumpumppu on Na+/K+ATPAY, koska se vapauttaa ATP -molekyylin sisältämän energian natriumin siirtämiseksi solun sisällä, ottaen huomioon samanaikaisesti kaliumin.

Kalium -natriumpommi -kaavio. Solun ulko- ja sisä. (Lähde: Miguelferig, Wikimedia Commonsin kautta)

Solun sisällä natrium on vähemmän konsentroitunut (12 meq/l) kuin ulkopuolelta (142 meq/l), kun taas kalium on tiivistetty enemmän ulkopuolelle (4 meq/l) kuin sisäpuolella (140 mEQ/L).

Atasas -pommit luokitellaan kolmeen suureen ryhmään:

• Tyypin F ja V ioniset pumput: Ne ovat melko monimutkaisia ​​rakenteita, ne voidaan koostua kolmesta erityyppisestä transmarketin alayksiköstä ja jopa 5 liittyvästä polypeptidistä sytosolissa. Ne toimivat protonin kuljettajina.
• ABC -superperhe (englanninkielistä -LlaTP-B -Hölynpöly CAssetti = ATP Union -kasetti): Integroitu yli 100 proteiinia, jotka voivat toimia ionikuljettimina, monosakkarideina, polysakkarideina, polypeptideinä ja jopa muina proteiineina.
  
• Luokan P ionipumput: muodostettu ainakin yhdellä transmembraal -alfa -katalyyttisellä alayksiköllä, jolla on ATP: n ammattiliitto ja pieni β -alayksikkö. Kuljetusprosessin aikana a -alayksikkö on fosforyila ja siten sen nimi “P”.

Palium -natrium (Na+/K+ATPASA) -pommi kuuluu luokan P -ionisten pumppujen ryhmään, ja Tanskan tutkija Jens Skou löysi vuonna 1957, kun hän tutki anestetiikan vaikutusmekanismia rabin hermoilla (rapuja (Karsinus maenas) Työ, jolle Nobel -kemian palkinto myönnettiin vuonna 1997.

Natriumpommi. Nakpompe2.JPG: Phi-Gastrein kylmässä.Wikipediaderivatiiviset työt: Sonia/CC BY-S (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/)

[TOC]

Kalium natriumpumpun rakenne

Kalium -natriumpumppu on entsyymi, että sen kvaternäärisen rakenteen näkökulmasta muodostuu 2 ALFA (α) -proteiini -alayksikköä ja kahdella beetatyypillä (β).

Siksi se on a2β2 -tyyppinen tetrameeri, jonka alayksiköt ovat kattavia membraaniproteiineja, ts. Ne ylittävät lipidikaksoiskerroksen ja niillä on sekä sisäinen että ylimääräinen sytosolidomeenit.

Kaliumpumpun alfa- ja beeta -alayksiköt. Rob Cowie/CC BY-SA (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/)

Alfa -alayhteydet

Α -alayksiköt ovat ne, jotka sisältävät ATP: n ammattiliittopaikat sekä Na+ ja K+ -ionien ja edustavat entsyymin katalyyttistä komponenttia ja sitä, joka käyttää itse pommin toimintaa itse itse.

Α-alayksiköt ovat suuria polypeptidejä, joiden molekyylipaino on 120 kDa, 10 transmembranal-segmenttiä ja niiden N- ja C-terminaalisia päätä, jotka sijaitsevat sytosolisella puolella.

Heillä on ATP: n ja Na+: n solunsisäisillä sivuliittopaikoilla sekä askarten jäännöksellä asennossa 376, joka edustaa fosforylaatioprosessin kärsimää kohtaa pumpun aktivoinnin aikana.

K+: n sitoutumiskohta on ilmeisesti solunulkoisella puolella.

Beeta -alayksiköt

Β.

P -alayksiköiden molekyylipaino on noin 55 kDa ja ne ovat glykoproteiineja yhdellä transmarketidomeenilla, jonka glukidijäte työnnetään solunulkoiselle alueelle.

Voi palvella sinua: Perusarkki: Ominaisuudet, histologia ja toiminnot

Ne näyttävät olevan välttämättömiä endoplasmisessa retikulumissa, missä ne edistäisivät a -alayksiköiden oikeaa taittumista ja sitten kalvon tasolla kompleksin stabiloimiseksi.

Molemmat alayksiköt ovat heterogeenisiä, ja niitä on toistaiseksi kuvattu una: n ja β1: n, α2: n ja a3. A1 löytyy useimpien solujen kalvoista, kun taas α2 on läsnä lihaksessa, sydämessä, rasvakudoksessa ja aivoissa ja α3: ssa sydämessä ja aivoissa.

P1. Jälkimmäinen sisältää vain β2: n.

NA+/K+ -pumpun muodostavien alayksiköiden eri rakenteet eri kudoksissa voivat noudattaa funktionaalisen tyypin erikoistumisia, jotka on vielä selvitetty.

Kaliumpumpun toiminto

Minkä tahansa ajankohdan ajan plasmamembraani muodostaa erottelurajan vastaavan osaston välillä solun sisäpuolelle ja se, joka edustaa solunulkoista nestettä, jossa se on upotettu.

Molemmissa osastoissa on koostumus, joka voi olla laadullisesti erilainen, koska solujen sisällä on aineita, jotka eivät ole niistä, ja solunulkoinen neste sisältää aineita, joita ei ole solunsisäisesti.

Molemmissa osastoissa esiintyviä aineita löytyy eri pitoisuuksista, ja näillä eroilla voi olla fysiologinen merkitys. Näin on monien ionien tilanne.

Homeostaasin ylläpito

Na+/K+ -pumppu täyttää perustavanlaatuisen toiminnan solunsisäisen homeostaasin ylläpitämisessä hallitsemalla natrium- ja kaliumionipitoisuuksia. Tämä homeostaasin ylläpito saavuttaa sen:

• Ionin kuljetus: Esittelee natriumioneja ja karkottaa kaliumioneja, prosessi, jonka kautta se edistää myös muiden molekyylien liikettä muiden kuljettajien kautta, jotka riippuvat joko näiden ionien sähkövarauksesta tai sisäisestä pitoisuudesta.
• Solun tilavuuden hallinta: Ionien esittely tai lähtö merkitsee myös solun denttien veden liikkeitä, joten pumppu osallistuu solun tilavuuden säätimeen.
• Membraanin potentiaalin sukupolvi: 3 natriumionien karkottaminen jokaiselle 2 käyttöönotetulle kaliumionille aiheuttaa kalvon. Tämä ero tunnetaan lepopotentiaalina.

Na+: n solunulkoisen konsentraation on noin 142 meq/l, kun taas sen solunsisäinen pitoisuus on vain 12 metr/l; K+, toisaalta, on keskittynyt enemmän soluun (140 mEQ/L) kuin sen ulkopuolella (4 meq/l).

Vaikka näiden ionien sähkövaraus ei salli niiden kulkemista kalvon läpi, on olemassa ionisia kanavia, jotka sallivat sen (valikoivasti), jotka suosivat liikettä, jos myös näitä ioneja liikuttavat voimat ovat myös läsnä.

Voi palvella sinua: Membraanireseptorit: toiminnot, tyypit, miten ne toimivat

Nyt näillä keskittymiseroilla on suuri merkitys homeostaasin säilyttäminen organismista ja sitä on pidettävä eräänlaisena tasapainossa, joka menetetään.

Leviäminen ja kaliuminatrium (lähde: Bruceblaus. Kun käytät tätä kuvaa ulkoisissa lähteissä, se voidaan mainita seuraavasti: Blausen.Com -henkilökunta (2014). "Lääketieteellinen galleria Blausen Medical 2014". Wikijournal of Medicine 1 (2). Doi: 10.15347/WJM/2014.010. ISSN 2002-4436.Johdannainen: Mikael Häggström/CC kirjoittanut (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0) Wikimedia Commonsin kautta)

• Na+: n pitoisuusero solun sisä- ja ulkopuolelle luo kemiallisen gradientin, joka työntää natriumia sisäänpäin ja tekee tästä ionista jatkuvasti sisäänpääsyn ja piiskamaan eroa, toisin sanoen vastaamaan pitoisuuksia molemmilla puolilla.
• Kaliumgradientti ylläpidetään vastakkaiseen suuntaan, toisin sanoen sisältäpäin, mikä mahdollistaa ionin vakiotuotannon ja sen sisäisen pelkistyksen ja ulkoisen lisäyksen.

Na+/K+ -pumpun funktio mahdollistaa natriumin uuttamisen, joka on saapunut diffuusiolla kanavien kautta tai muilla kuljetusreitteillä ja ulospäin levitetyn kaliumin palauttamisella, mikä mahdollistaa näiden ionien sisäisten ja solunulkoisten pitoisuuksien säilyttämisen ja solunulkoisten pitoisuuksien säilyttämisen.

Mekanismi (prosessi)

ATPaasi Na+/K+.

Operaatio vaatii ATP: n ja Na+: n läsnäolon solun ja K+: n sisällä solunulkoisessa nesteessä.

Natriumionien liitto kuljettajalle

Sykli alkaa entsyymin konformaation E1 tilassa, jossa Na+ -yhdistyksen ja korkean affiniteetin sytosolista kohtaa ja korkeaa affiniteettia (km 0,6 mm) on täysin miehitetty, koska ionin sisäinen pitoisuus (12 mm) sallii sen.

ATP -hydrolyysi

Tässä tilassa (E1) ja kun NA+ kiinnitetään ammattiliittopaikkoihinsa, ATP kiinnitetään alueelleen molekyylin sytosolisektorilla, fosfaattiryhmä 376 aspartaattiin siirretään ja siirretään, muodostaen korkean energian acilfosfaatin, joka indusoi korkean energian acilfosfaatin konformaatiomuutos valtioon E2.

3 natriumionien karkottaminen ja 2 kalium -ionin käyttöönotto

E2 -osavaltion konformaatiomuutos merkitsee, että Na+ Union -kohdat kulkevat ulkomaille, niiden affiniteetti ioniin vähenee paljon ja vapautuu solunulkoisessa nesteessä, kun taas Unionin paikkojen affiniteetti K+ Ja nämä ionit sitoutuvat pumppuun.

Valtion E2 aikana Na+: n ionit vapautuvat kalvon toisella puolella. Tämä pumpun uusi tila puolestaan ​​luo affiniteetin K -ionien liitokseen+

Kääntyminen E2: sta E1: een

Kun Na+ on vapautettu ja K+ on yhtenäinen, aspartylefosfaatin hydrolyysi tuotetaan ja E2 -valtion konformaatiomuutos valtioon E1 käännetään uudelleen, kun Unionin sivustojen palauttaminen tyhjään Na+: een ja K+: n miehitetyn.

Kun tämä muutos tapahtuu, Na+ -kohdat palauttavat affiniteettinsa ja K+ -kohdat menettävät sen, jonka kanssa K+ vapautuu solun sisällä.

Merkitys

Solun osmolaarisuuden ylläpitämisessä

Na+/K+ -pommi on ollut läsnä useimmissa, ellei kaikissa, nisäkkäiden soluissa, joissa se on yleinen merkitys myötävaikuttamalla sen osmolaarisuuden ylläpitämiseen ja siten sen tilavuuteen.

Voi palvella sinua: peroksidaasit: rakenne, toiminnot ja tyypit

Natriumionien jatkuva pääsy soluun ilmastoi osmoottisesti aktiivisten hiukkasten solunsisäisen määrän kasvua, mikä indusoi veden pääsyä ja määrän lisääntymistä, joka lopulta aiheuttaisi kalvon ja solun romahtamisen repeämän ja solun romahtamisen.

Kalvopotentiaalin muodostumisessa

Koska nämä pumput tuovat vain 2 k+ jokaisesta kolmesta Na+: sta, jotka ne ottavat pois, ne käyttäytyvät sähköisesti, mikä tarkoittaa, että ne "dekompensoivat" sisäiset sähkövaraukset, suosimalla kehon solujen ominaiskalvopotentiaalin tuotantoa.

Sen merkitys näkyy myös suhteessa soluihin, jotka muodostavat kiihkeät kudokset, joissa toimintapotentiaalille on ominaista Na+-ionin pääsy, joka depolarisoi solua, ja K+: n lähtö, joka repostorisoi sen repolarisoivat.

Nämä ioniset liikkeet ovat mahdollisia Na+/K+-pumppujen toiminnan ansiosta, jotka edistävät kemiallisten gradienttien tuotantoa, jotka liikuttavat kyseisiä ioneja.

Ilman näitä pumppuja, jotka toimivat vastakkaiseen suuntaan, näiden ionien pitoisuusgradientit häviäisivät ja herättävä aktiivisuus katoaa.

Munuaisten toiminnassa

Toinen näkökohta, joka korostaa natrium-pottriumpommien äärimmäistä merkitystä, on suhteessa munuaisten toimintaan, mikä ei olisi mahdotonta.

Munuaisten toiminta merkitsee enemmän tai vähemmän 180 litran plasmaa ja suuria määriä aineita, joista osa on erittynyt, mutta monet on imettävä uudelleen, jotta niitä ei menetetä virtsaan.

Natriumin, veden ja monien suodatettujen aineiden resorptio riippuu näistä pumppuista, jotka sijaitsevat solujen basolateraalisessa kalvossa, jotka muodostavat munuaisen nefronien eri putkimaisten segmenttien epiteelin.

Munuaisten tubuleissa ylöspäin ylöspäin suuntautuvilla epiteelisoluilla on pinta, joka on kosketuksessa putken valon kanssa ja jota kutsutaan apikaaliseksi kasvoksi, ja toinen, joka on kosketuksessa putken ympärillä olevan interstitiumin kanssa ja jota kutsutaan basolateraaliseksi.

Veden ja imeytyneiden aineiden on ensin siirryttävä solun sisäpuolelle apikaalin läpi ja sitten interstitiumiin basolateraalisesti.

Na+: n imeytyminen on avainasemassa sekä suhteessa häneen että suhteessa veteen ja muihin aineisiin, jotka riippuvat hänestä. Na+.

Tätä Na+: n alhaisen solunsisäisen konsentraation tuotetaan natriumpumppuilla basolateraalisesta kalvosta, jotka toimivat voimakkaasti ionin poistamiseksi soluista interstitiumiin.

Viitteet

1. Ganong WF: Lääketieteellisen fysiologian yleinen ja solujen perusta, julkaisussa: Katsaus lääketieteelliseen fysiologiaan, 25. ed. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JI: Aineiden kuljetus solukalvon yli, julkaisussa: Lääketieteellisen fysiologian oppikirja, 13. ed, AC Guyton, Je Hall (toim.). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J: Kuljetus solukalvojen yli, julkaisussa: Molekyyli- ja solubiologia, 4. painos.
4. Nelson, D. Lens., Lehninger, a. Lens., & Cox, M. M. (2008). Lehninger -biokemian periaatteet. Macmillan.
5. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, k., Johnson, a. D -d., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Välttämätön solubiologia. Garlantitiede.