Pompa sodowo-potasowa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Schemat budowy
Schemat działania. Kółka fioletowe – jony Na+, kółka niebieskie – jony K+
Schemat działania

Pompa sodowo-potasowa (ATP-aza Na+-K+, (EC 3.6.3.9[1]) – enzym białkowy uczestniczący w aktywnym transporcie kationów sodu (Na+) i potasu (K+). Ma on podstawowe znaczenie dla komórek zwierzęcych[2], utrzymując potencjał błonowy i objętość komórki. Za badania nad tą cząsteczką Jens C. Skou otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1997 roku.

Pompa sodowo-potasowa składa się z dwóch rodzajów podjednostek: α (112 kDa) i β (35 kDa) tworzących w błonie komórkowej heterotetramer 2α2β. Miejsce wiązania ATP znajduje się na podjednostce α. Na tej podjednostce, na powierzchni skierowanej do środowiska zewnątrzkomórkowego, znajdują się również miejsca wiązania dla steroidów kardiotonicznych (np.: digitoksygeniny), które hamują aktywność pompy przez blokowanie defosforylacji.

Siłą napędową tego enzymu, potrzebną do pompowania jonów sodu i potasu, jest hydroliza ATP. ATP-aza Na+-K+ jest fosforylowana przez ATP w obecności jonów sodu i magnezu. Do podjednostki α, która jest związana z ATP, wiązane są trzy jony sodu. Następnie ATP ulega hydrolizie, a zmiana konformacji białka pozwala na przetransportowanie jonów sodu na zewnątrz komórki, gdzie zostają uwolnione z kompleksu. Następuje tu związanie dwóch jonów potasu, a następnie defosforylacja - wywołująca ponowną zmianę konformacji, pozwalającą na przeniesienie jonów potasu do wnętrza komórki. Tu uwolnienie jonów następuje po przyłączeniu cząsteczki ATP.

Fosforylacja zależna od Na+ i defosforylacja zależna od K+ są krytycznymi reakcjami enzymu. Cykl enzymatyczny trwa 10 ms. Tak więc pojedyncza pompa, pracując przy maksymalnej prędkości (100 obrotów na sekundę = 6000 RPM), transportuje w ciągu sekundy 300 jonów Na+ i 200 jonów K+. Gradient sodowo-potasowy wytwarzany dzięki enzymatycznej aktywności ATP-azy Na+-K+[2]:

  • kontroluje objętość komórki;
  • jest niezbędny dla pobudzenia nerwów i mięśni;
  • jest siłą napędową transportu aktywnego cukrów oraz aminokwasów.

Działanie pompy wymaga:

  • stałego dopływu glukozy i tlenu
  • ciągłej syntezy ATP
  • zachowania temperatury ok. 37 °C
  • odprowadzania CO2
  • odpowiedniego stężenia jonów Mg2+
  • odpowiedniego stężenia jonów Na+ i K+

Zatrzymanie pompy prowadzi do:

  • zmian składu płynu wewnątrzkomórkowego
  • zmian składu płynu zewnątrzkomórkowego, w którym stężenie jonów Na+ zmniejsza się i zwiększa stężenie jonów K+
  • utraty przez komórki specyficznych właściwości
  • braku reakcji komórek na bodźce i do ich niepobudliwości.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Numer EC 3.6.3.9 w bazie Enzyme nomenclature database
  2. 2,0 2,1 Lubert Stryer: Biochemia. Wyd. 1. Warszawa: PWN, 1986, s. 870-876. ISBN 83-01-00140-2.