De natrium kalium pomp Het is een eiwitstructuur die is opgenomen in een bredere reeks moleculen die aanwezig zijn in veel celmembranen en die verantwoordelijk zijn voor het actieve transport van ionen of andere kleine moleculen tegen hun concentratiegradiënten. Ze gebruiken de energie die vrijkomt bij de hydrolyse van ATP en daarom worden ze generiek ATPasen genoemd.
De natriumkaliumpomp is een Na + / K + ATPase omdat deze de energie in het ATP-molecuul afgeeft om natrium van binnen naar buiten de cel te verplaatsen, terwijl kalium wordt ingebracht.
Binnen in de cel is natrium minder geconcentreerd (12 mEq / L) dan buiten (142 mEq / L), terwijl kalium buiten meer geconcentreerd is (4 mEq / L) dan binnen (140 mEq / L).
ATPase-pompen worden ingedeeld in drie grote groepen:
De natriumkaliumpomp (Na + / K + ATPase) behoort tot de groep van P-klasse ionenpompen en werd in 1957 ontdekt door Jens Skou, een Deense onderzoeker, toen hij het werkingsmechanisme van anesthetica op de zenuwen van een krab. (Carcinus maenaswerk waarvoor hij in 1997 de Nobelprijs voor scheikunde ontving.
Artikel index
De natriumkaliumpomp is een enzym dat vanuit het oogpunt van zijn quaternaire structuur wordt gevormd door 2 eiwitsubeenheden van het alfa (α) -type en twee van het bètatype (β)..
Het is daarom een tetrameer van het α2β2-type, waarvan de subeenheden integrale membraaneiwitten zijn, dat wil zeggen dat ze de lipidedubbellaag passeren en zowel intra- als extra-cytosolische domeinen hebben..
De α-subeenheden bevatten de bindingsplaatsen voor ATP en voor de Na + en K + -ionen en vertegenwoordigen de katalytische component van het enzym en degene die de functie van de pomp zelf uitoefent..
De α-subeenheden zijn grote polypeptiden, met een molecuulgewicht van 120 kDa, 10 transmembraansegmenten en met hun N- en C-terminale uiteinden aan de cytosolische zijde..
Aan de intracellulaire kant hebben ze bindingsplaatsen voor ATP en Na +, evenals een aspartaatresidu op positie 376 dat de plaats vertegenwoordigt die het fosforyleringsproces ondergaat tijdens pompactivering..
De bindingsplaats voor K + lijkt zich aan de extracellulaire kant te bevinden.
De β-subeenheden lijken geen directe deelname aan de pompfunctie te hebben, maar bij hun afwezigheid treedt deze functie niet op..
De β-subeenheden hebben elk een molecuulgewicht van ongeveer 55 kDa en zijn glycoproteïnen met een enkel transmembraandomein waarvan de koolhydraatresiduen in het extracellulaire gebied zijn geïnsereerd..
Ze lijken nodig te zijn in het endoplasmatisch reticulum, waar ze zouden bijdragen aan de juiste vouwing van de α-subeenheden, en vervolgens, op membraaniveau, om het complex te stabiliseren..
Beide typen subeenheden zijn heterogeen en α1, α2 en α3 isovormen zijn beschreven voor de ene, en β1, β2 en β3 voor de andere. Α1 wordt aangetroffen in de membranen van de meeste cellen, terwijl α2 aanwezig is in spieren, hart, vetweefsel en hersenen en α3 in hart en hersenen.
De β1-isovorm is degene met de meest diffuse distributie, hoewel deze afwezig is in sommige weefsels, zoals de vestibulaire cellen van het binnenoor en de snel reagerende glycolytische spiercellen. Deze laatste bevatten alleen β2.
De verschillende structuren van de subeenheden waaruit de Na + / K + -pomp in de verschillende weefsels bestaat, kunnen te wijten zijn aan functionele specialisaties die nog niet zijn opgehelderd..
Op elk moment vormt het plasmamembraan een scheidingsgrens tussen het compartiment dat overeenkomt met het inwendige van een cel en het compartiment dat de extracellulaire vloeistof vertegenwoordigt waarin het is ondergedompeld..
Beide compartimenten hebben een samenstelling die kwalitatief kan verschillen, aangezien er stoffen in cellen zitten die er niet buiten worden aangetroffen en de extracellulaire vloeistof stoffen bevat die niet intracellulair aanwezig zijn..
Stoffen die in beide compartimenten aanwezig zijn, komen in verschillende concentraties voor, en deze verschillen kunnen fysiologische betekenis hebben. Dat is het geval met veel ionen.
De Na + / K + -pomp speelt een fundamentele rol bij het handhaven van de intracellulaire homeostase door de concentraties van natrium- en kaliumionen te regelen. Dit onderhoud van homeostase wordt bereikt dankzij:
Na + heeft een extracellulaire concentratie van ongeveer 142 mEq / L, terwijl de intracellulaire concentratie slechts 12 mEq / L is; K + daarentegen is meer geconcentreerd in de cel (140 mEq / L) dan daarbuiten (4 mEq / L).
Hoewel de elektrische lading van deze ionen hun doorgang door het membraan niet toelaat, zijn er ionenkanalen die dit wel (selectief) toelaten, die beweging bevorderen als de krachten die deze ionen normaal verplaatsen ook aanwezig zijn..
Nu zijn deze concentratieverschillen van groot belang in de behoud van homeostase van het organisme en moet in een soort evenwicht worden gehouden dat bij verlies belangrijke organische veranderingen zou veroorzaken.
De functie van de Na + / K + -pomp maakt de extractie mogelijk van natrium dat is binnengekomen door diffusie via kanalen of andere transportroutes en de herintroductie van kalium dat is gediffundeerd, waardoor de intra- en extracellulaire concentraties van deze ionen kunnen worden behouden..
Het werkingsmechanisme van de ATPase Na + / K + bestaat uit een katalytische cyclus die overdrachtsreacties van een fosforylgroep (Pi) en conformatieveranderingen van het enzym omvat dat van een E1-toestand naar een E2-toestand gaat en vice versa..
De operatie vereist de aanwezigheid van ATP en Na + in de cel en K + in de extracellulaire vloeistof.
De cyclus begint in de E1-conformatie-toestand van het enzym, waarin er 3 cytosolische plaatsen zijn van binding aan Na + en hoge affiniteit (Km van 0,6 mM) die volledig bezet zijn omdat de intra-ionconcentratie (12 mM) dit toelaat.
In deze toestand (E1) en met Na + gehecht aan zijn bindingsplaatsen, bindt ATP aan zijn plaats in de cytosolische sector van het molecuul, hydrolyseert en wordt een fosfaatgroep overgedragen naar aspartaat 376, waardoor een hoogenergetisch acylfosfaat wordt gevormd dat een conformationeel verander naar toestand E2.
De conformationele verandering naar de E2-toestand houdt in dat de Na + -bindingsplaatsen naar buiten gaan, hun affiniteit voor het ion sterk afneemt en het wordt vrijgegeven in de extracellulaire vloeistof, terwijl tegelijkertijd de affiniteit van de K + -bindingsplaatsen stijgt en deze ionen worden aan de buitenkant van de pomp vastgemaakt.
Zodra de Na + is vrijgegeven en de K + is gebonden, vindt de hydrolyse van aspartylfosfaat plaats en wordt de conformatieverandering van de E2-toestand naar de E1-toestand teruggedraaid, met de herintroductie van de lege Na + -bindingsplaatsen en die van bezet K +.
Wanneer deze verandering optreedt, krijgen de sites voor Na + hun affiniteit terug en die voor K + verliezen deze, waarmee de K + in de cel vrijkomt..
De Na + / K + -pomp is aanwezig in de meeste, zo niet alle, zoogdiercellen, waarin het van algemeen belang is door te helpen hun osmolariteit en dus hun volume te behouden.
Het continu binnendringen van natriumionen in de cel bepaalt een toename van het intracellulaire aantal osmotisch actieve deeltjes, wat het binnendringen van water en de toename van het volume induceert die uiteindelijk zou leiden tot het breken van het membraan en het instorten van de cel..
Aangezien deze pompen slechts 2 K + introduceren voor elke 3 Na + die ze verwijderen, gedragen ze zich elektrogeen, wat betekent dat ze de interne elektrische ladingen "decompenseren", waardoor de productie van de membraanpotentiaal die kenmerkend is voor lichaamscellen wordt bevorderd..
Het belang ervan is ook duidelijk met betrekking tot de cellen die prikkelbare weefsels vormen, waarin de actiepotentialen worden gekenmerkt door het binnendringen van het Na + -ion, dat de cel depolariseert, en het verlaten van K +, dat het herpolariseert..
Deze ionische bewegingen zijn mogelijk dankzij de werking van de Na + / K + -pompen, die bijdragen tot de productie van de chemische gradiënten die de betrokken ionen verplaatsen..
Zonder deze pompen, die in de tegenovergestelde richting werken, zouden de concentratiegradiënten van deze ionen verdwijnen en zou de prikkelende activiteit verdwijnen..
Een ander aspect dat het extreme belang van natrium-kaliumpompen benadrukt, houdt verband met de nierfunctie, die zonder hen onmogelijk zou zijn.
De nierfunctie omvat de dagelijkse filtratie van ongeveer 180 liter plasma en grote hoeveelheden stoffen, waarvan sommige moeten worden uitgescheiden, maar veel moeten worden geresorbeerd zodat ze niet via de urine verloren gaan..
De reabsorptie van natrium, water en veel van de gefilterde stoffen hangt af van deze pompen, die zich bevinden in het basolaterale membraan van de cellen die het epitheel vormen van de verschillende buisvormige segmenten van de niernefronen..
De epitheelcellen die de niertubuli bekleden, hebben één kant die in contact staat met het lumen van de tubulus en wordt het apicale gezicht genoemd, en een andere die in contact is met het interstitium rond de tubulus en basolateraal wordt genoemd..
Het water en de stoffen die opnieuw worden geabsorbeerd, moeten eerst via de apicale en vervolgens in het interstitium via het basolaterale.
De reabsorptie van Na + is de sleutel, zowel in relatie tot het, als in relatie tot dat van water en dat van andere stoffen die ervan afhankelijk zijn. Het apicale binnendringen van Na + in de cel vereist dat er een gradiënt is die het beweegt en dat impliceert een zeer lage concentratie van het ion in de cel..
Deze lage intracellulaire concentratie van Na + wordt geproduceerd door de natriumpompen van het basolaterale membraan die intensief werken om het ion uit de cellen naar het interstitium te verwijderen..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.