Sodyum Potasyum Pompa Fonksiyonu, İşlevleri ve Önemi



potasyum sodyum pompası Sodyum iyonlarını hareket ettiren aktif bir hücresel nakil mekanizmasıdır (Na+(hücre içinden dışa doğru ve potasyum iyonu (K)+) ters yönde. Pompa, her iki iyonun karakteristik konsantrasyon konsantrasyonlarını korumaktan sorumludur..

Bu iyon taşınması normal konsantrasyon gradyanlarına karşı cereyan etmektedir, çünkü bir iyon hücrede çok konsantre olduğunda, konsantrasyonları dış ile eşleştirmek üzere bırakma eğilimindedir. Potasyum sodyum pompası bu prensibi ihlal eder ve bunu yapmak için ATP şeklinde enerji gerekir.

Aslında, bu pompa aktif hücresel taşınımın örnek bir örneğidir. Pompa, hücrenin içindeki ve dışındaki iyonların hareketlerini gerçekleştiren bir enzimatik yapı kompleksi tarafından oluşturulur. Nöronlar ve kas hücreleri gibi bazı türlerde daha bol olmasına rağmen, hayvan hücrelerinin tüm zarlarında bulunur..

Sodyum ve potasyum iyonları, hücre hacminin bakımı ve düzenlenmesi, sinir uyarılarının iletilmesi, kas kasılmalarının oluşması gibi çeşitli biyolojik işlevler için çok önemlidir..

indeks

  • 1 işlem
    • 1.1 Hücresel taşınımın temel prensipleri
    • 1.2 Aktif ve pasif taşıma
    • 1.3 Sodyum potasyum pompanın özellikleri
    • 1.4 Sodyum potasyum pompası nasıl çalışır??
    • 1.5 ATPase
    • 1.6 Regenik ve elektrojenik iyon pompaları
    • 1.7 Pompa hızı
    • 1.8 Taşımacılık kinetiği
  • 2 Fonksiyonlar ve önemi
    • 2.1 Hücre ses kontrolü
    • 2.2 Dinlenme zarı potansiyeli
    • 2.3 Sinir darbeleri
  • 3 inhibitörler
  • 4 Kaynakça

operasyon

Hücresel transportun temel prensipleri

Sodyum-potasyum pompanın çalışmasını derinlemesine araştırmadan önce, hücresel taşınma açısından en çok kullanılan terimleri anlamak ve tanımlamak gerekir..

Hücreler, dış ortamları ile sürekli olarak değiş tokuş yaparlar. Bu hareket, moleküllerin hücrenin elverişli bir şekilde girip çıkmasına izin veren yarı geçirgen lipid membranların varlığı sayesinde meydana gelir; Membranlar oldukça seçici maddelerdir..

Biyo-zarlar yalnızca lipitlerden oluşmaz; ayrıca, kendilerine bağlanan veya kendilerini diğer yollarla bunlara bağlayabilen bir dizi proteine ​​sahiptirler..

Membranların iç yüzeyinin apolar davranışları göz önüne alındığında, kutupsal maddelerin girişi tehlikeye girer. Bununla birlikte, farklı işlemlere uymak için polar moleküllerin yer değiştirmesi gereklidir; bu nedenle hücre, bu kutupsal moleküllerin geçişine izin veren mekanizmalara sahip olmalıdır..

Moleküllerin membranlardan geçişi fiziksel prensiplerle açıklanabilir. Difüzyon, moleküllerin yüksek konsantrasyonlu bölgelerden konsantrasyonun düşük olduğu bölgelere rastgele hareketidir..

Aynı zamanda, suyun yarı geçirgen zarlardan geçmesi, daha yüksek konsantrasyonlarda çözünen maddelerin olduğu bir yerde su akışının gerçekleşeceği bir süreç olan osmoz ile açıklanmaktadır..

Aktif ve pasif taşıma

Enerjinin kullanımına ya da olmamasına bağlı olarak, zarlar boyunca taşınma pasif ve aktif olarak sınıflandırılır. 

Bir çözünen pasif olarak taşındığında, basit difüzyon prensibini izleyerek bunu yalnızca konsantrasyon gradyanları lehine yapar..

Membran üzerinden, sulu kanallardan veya işlemi kolaylaştıran bir taşıyıcı molekül kullanarak bunu yapabilir. Taşıyıcı molekülün rolü, zardan geçebilecek şekilde polar bir maddeyi "maskelemek" tir..

Solütlerin, zarın her iki tarafındaki konsantrasyonlarını eşitlediği ve akışın durduğu bir nokta vardır. Molekülü bir yönde hareket ettirmek istiyorsanız, sisteme enerji enjekte etmeniz gerekecektir..

Yüklü moleküller söz konusu olduğunda, konsantrasyon gradyanı ve elektrik gradyan dikkate alınmalıdır.

Hücre, bir parçacığı yüksek konsantrasyonlu alanlara taşımak için ATP kullanan aktif taşınım varlığı sayesinde, bu gradyanları dengeden uzak tutmak için çok fazla enerji harcar..

Sodyum potasyum pompanın özellikleri

Hücrelerin içinde potasyum konsantrasyonu, hücre dışına kıyasla yaklaşık 10 ila 20 kat daha yüksektir. Aynı şekilde, sodyum iyonlarının konsantrasyonu hücre dışında çok daha yüksektir.

Bu konsantrasyon gradyanlarının korunmasından sorumlu mekanizma, hayvan hücrelerinde plazma zarına bağlanmış bir enzim tarafından oluşturulan sodyum potasyum pompasıdır..

Antiport tipindedir, çünkü membranın bir tarafından diğerine bir tür molekül alışverişi yapar. Sodyum nakliyesi dışarıya, potasyum nakliyesi içeriye.

Oranlara gelince, pompanın dışardan iki potasyum iyonunun hücre içinden üç sodyum iyonuyla zorunlu olarak değiştirilmesini gerektirir. Potasyum iyonları sıkıntısı olduğunda, normal olarak ortaya çıkacak olan sodyum iyonlarının değişimi yapılamaz.

Sodyum potasyum pompası nasıl çalışır??

İlk adım, üç sodyum iyonunun ATPase proteinine sabitlenmesidir. ATP'nin ADP ve fosfatta parçalanması; bu reaksiyonda salınan fosfat, protein ile ilişkilidir ve taşıma kanallarında konformasyonel bir değişikliğe neden olur.

Adım, proteinin fosforilasyonu olarak bilinir. Bu değişikliklerle, sodyum iyonları hücrenin dışına atılır. Daha sonra, iki potasyum iyonunun dışarıdan birleşmesi oluşur..

Protein içinde, fosfat grupları ayrıştırılmaz (protein, fosforile edilir) ve protein, ilk yapısına geri döner. Bu aşamada, potasyum iyonları girebilir.

ATPaz

Yapısal olarak "pompa", sitoplazmaya bakan yüzeyde sodyum iyonları ve ATP için bağlayıcı bölgelere sahip olan ve hücre dışına bakan kısımdaki ATPase tipi bir enzimdir. potasyum için bağlama.

Memeli hücrelerinde, hücre dışı K + iyonları tarafından sitoplazmik Na + iyonlarının değişimine, ATPase adı verilen, zara bağlanmış bir enzim aracılık eder. İyon değişimi membran potansiyeline dönüşür.

Bu enzim iki alt birime sahip iki membran polipeptitinden oluşur: 112 kD alfa ve 35 kD beta.

İyonik pompalar, regenik ve elektrojenik

İyonların membranlar boyunca hareketi eşit olmadığından (üç sodyum iyonu için iki potasyum iyonu), dışa doğru net hareket pompalama çevrimi başına pozitif bir yük içerir..

Bu pompalara reojenik denir, çünkü şarjların net bir hareketini içerir ve bir transmembran elektrik akımı üretir. Akımın membran gerilimi üzerinde bir etki yaratması durumunda, pompaya elektrojenik denir..

Pompa hızı

Normallik koşulları altında, hücrenin dışına pompalanan sodyum iyonu miktarı, hücreye giren iyonların sayısına eşittir, bu nedenle hareketin net akışı sıfıra eşittir..

Hücrenin dışında ve içinde bulunan iyonların miktarı iki faktör tarafından belirlenir: Sodyumun aktif taşınmasının gerçekleştiği hız ve difüzyon işlemleriyle tekrar girdiği hız..

Mantıksal olarak, difüzyonla giriş hızı, hücre içi ve hücre dışı ortamlarda gerekli konsantrasyonun korunması için pompanın ihtiyaç duyduğu hızı belirler. Konsantrasyon arttığında, pompa hızını arttırır..

Taşıma kinetiği

Aktif taşınma, önemli sayıda enzimin karakteristiği olan Michaelis-Menten kinetiğini sergiler. Aynı şekilde, benzer moleküller tarafından inhibe edilir.

İşlevler ve önemi

Hücre hacminin kontrolü

Sodyum potasyum pompası, optimal hücre hacminin korunmasından sorumludur. Bu sistem sodyum iyonlarının çıkışını teşvik eder; bu nedenle, hücre dışı ortam pozitif yükler kazanır. Yüklemelerin çekiciliği nedeniyle, iyonlar klor veya bikarbonat iyonları gibi negatif yüklerle birikir..

Bu noktada, hücre dışı akışkan, suyun çözündürülmesi için hücrenin içinden dışarıya - ozmoz yoluyla - hareketini üreten önemli miktarda iyon içerir..

Dinlenme zarı potansiyeli

Sodyum potasyum pompasının sinir impulsundaki rolü ile bilinir. Nöron adı verilen sinir hücreleri elektriksel olarak etkindir ve impuls nakli için uzmanlaşmıştır. Nöronlarda "membran potansiyeli" hakkında konuşabilirsiniz.

Bir zar potansiyeli, zarın her iki tarafında iyonik konsantrasyonda bir eşitsizlik olduğunda ortaya çıkar. Hücrenin içi çok miktarda potasyum içerdiğinden ve dışarısı sodyum bakımından zengin olduğu için, potansiyelin söz konusu olduğu söylenebilir..

Membran potansiyeli, hücre dinlenme halindeyken (aktif veya sinaptik olay yok) ve aksiyon potansiyelinden ayırt edilebilir..

Hücre dinlendiğinde, -90 mV'lik bir potansiyel oluşturulur ve bu değer temel olarak sodyum potasyum pompası ile korunur. İncelenen hücrelerin çoğunda, dinlenme potansiyelleri -20 mV ile -100 mV arasındadır..

Sinir dürtüleri

Sinir darbesi sodyum kanallarının açılmasına yol açar, zarda bir dengesizlik yaratır ve "depolarize" olduğu söylenir. Pozitif yüke sahip olduğundan, membranın iç tarafında yükün tersine çevrilmesi.

Uygulama sona erdiğinde, potasyum kanallarının açılması hücre içindeki yükleri doldurmak için gerçekleşir. Bu sırada, sodyum potasyum pompası bahsedilen iyonların konsantrasyonunu sabit tutar.

inhibitörler

Potasyum sodyum pompası, kardiyak glikozit ouabin tarafından inhibe edilebilir. Bu bileşik hücrenin yüzeyine ulaştığında, iyonların bağlanma bölgeleri için rekabet eder. Ayrıca digoksin gibi diğer glikozitler tarafından da inhibe edilir.

referanslar

  1. Curtis, H. ve Schnek, A. (2006). Biyolojiye Davet. Ed. Panamericana Medical.
  2. Hill, R.W., Wyse, G.A., Anderson, M., ve Anderson, M. (2004). Hayvan fizyolojisi. Sinauer Associates.
  3. Randall, D., Burggren, W.W., Burggren, W., Fransızca, K., & Eckert, R. (2002). Eckert hayvan fizyolojisi. Macmillan.
  4. Skou, J.C., & Esmann, M. (1992). Na, k-atpase. Biyoenerjetik ve biyomembranlar dergisi, 24(3), 249-261.
  5. Uribe, R. R., ve Bestene, J. A. Toksikoloji. Uygulamalar ve prosedürler. Klinik uygulama kuralları Cilt 2, cilt IV. Pontificia Universidad Javeriana.