Pompa sodowo-potasowa

Plik Pompa sodowo-potasowa jest białkiem transbłonowym, które jest mocno zakotwiczone w błonie komórkowej. Z pomocą tego białka jony sodu mogą być transportowane z komórki, a jony potasu do komórki.

Co to jest pompa sodowo-potasowa?

Pompa sodowo-potasowa to pompa umieszczona w błonie komórkowej. Transportując jony sodu i potasu, zapewnia utrzymanie tzw. Potencjału spoczynkowego błony.

W każdym cyklu pompowania wymienia trzy jony sodu (jony Na +) na dwa jony potasu (jony K +). Stwarza to negatywny potencjał w przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Podczas transportu tych jonów pompa sodowo-potasowa zużywa energię w postaci trójfosforanu adenozyny (ATP).

Funkcja, efekt i zadania

Pompa sodowo-potasowa działa przede wszystkim jako białko nośnikowe. Ma trzy miejsca wiązania dla jonów sodu i dwa miejsca wiązania dla jonów potasu. Istnieje również miejsce wiązania ATP. Za pomocą ATP pompa jonowa może transportować trzy jony sodu z plazmy komórkowej do przestrzeni pozakomórkowej. W zamian przemyca dwa jony potasu z cytoplazmy do komórki. Ten proces przebiega w kilku etapach.

Początkowo białko nośnikowe jest otwarte dla cytoplazmy. Trzy jony sodu wchodzą do białka przez otwór i wiążą się ze specyficznymi miejscami wiązania. Wewnątrz błony białkowej cząsteczka ATP również osadza się w wyznaczonym miejscu wiązania. Ta cząsteczka jest następnie rozszczepiana wraz z uwolnieniem wody. Powstała grupa fosforanowa jest na krótki czas związana przez aminokwas pompy sodowo-potasowej. Energia jest uwalniana, gdy rozpada się cząsteczka ATP. Zmienia to przestrzenne rozmieszczenie pompy sodowo-potasowej i białko nośnikowe otwiera się w kierunku przestrzeni zewnątrzkomórkowej.

Trzy jony sodu odłączają się następnie od swoich punktów wiązania i w ten sposób wchodzą do ośrodka zewnętrznego. Dwa jony potasu wchodzą teraz do białka przez otwartą szczelinę. Te również przyłączają się do miejsc wiązania. Związana grupa fosforanowa jest teraz odszczepiona.Zmienia to konformację pompy sodowo-potasowej z powrotem do jej pierwotnego stanu. Jony potasu rozpuszczają się teraz i wpływają do wnętrza komórki. Dzięki temu procesowi pompa sodowo-potasowa utrzymuje tak zwany spoczynkowy potencjał błony.

Edukacja, występowanie i właściwości

Spoczynkowy potencjał błonowy opisuje potencjał błonowy potencjalnie pobudliwych komórek w stanie spoczynku. Potencjały błonowe znajdują się w szczególności w komórkach nerwowych lub komórkach mięśniowych. W zależności od typu komórki potencjał spoczynkowy błony wynosi od -100 do -50 mV. Dla większości komórek nerwowych jest to -70 mV. Wnętrze ogniwa jest naładowane ujemnie w porównaniu z zewnętrzem ogniwa.

Potencjał spoczynkowy komórki jest warunkiem wstępnym dla przewodzenia pobudzenia w nerwach i kontrolowania skurczu mięśni. Pompę sodowo-potasową mogą hamować różne substancje. Na przykład glikozydy nasercowe hamują białko nośnikowe. Glikozydy nasercowe są przepisywane w przypadku przewlekłej niewydolności serca i migotania przedsionków. Hamując pompę, w komórkach pozostaje więcej sodu. Wewnątrzkomórkowe stężenie sodu i zewnątrzkomórkowe stężenie sodu są zbieżne.

Hamując wymiennik sodowo-wapniowy, w komórce pozostaje więcej wapnia. Zwiększa to kurczliwość serca. Hamowanie pompy sodowo-potasowej może również prowadzić do hiperkaliemii. I odwrotnie, pompę sodowo-potasową można również stymulować farmakologicznie. Odbywa się to na przykład poprzez podawanie insuliny lub adrenaliny. Pobudzenie pompy może spowodować hipokaliemię.

Choroby i zaburzenia

Bardzo rzadką chorobą, której przyczyną jest uszkodzenie pompy sodowo-potasowej, jest ostry początek zespołu parkinsonizmu i dystonii. Jest to choroba dziedziczona jako cecha autosomalna dominująca. Zwykle zaczyna się w dzieciństwie lub okresie dojrzewania.

Dystonia z drżeniami, drgawkami i mimowolnymi ruchami pojawia się w ciągu kilku godzin. Po krótkim czasie następuje poważny brak ruchu, aż do bezruchu włącznie. Nie jest jeszcze znana skuteczna terapia tej choroby.

Niektóre badania na zwierzętach sugerują, że defekty pompy sodowo-potasowej mogą być możliwą przyczyną epilepsji. Poszukując defektów genetycznych mogących powodować padaczkę, naukowcy natrafili na mutację w genie ATP1a3. Odpowiada za działanie pompy sodowo-potasowej. W języku niemieckim epilepsja jest również znana jako drgawki lub epilepsja. W zależności od regionu mózgu, który jest rozładowywany podczas napadu, występują różne objawy.

Na przykład mogą wystąpić drgania lub napięcie mięśni, osoby dotknięte chorobą mogą głośno wyrażać się w atakach lub dostrzegać błyskawice, paski lub cienie. Mogą również wystąpić nieprzyjemne zaburzenia zapachu lub zaburzenia percepcji akustycznej. Zwłaszcza tak zwany stan padaczkowy może zagrażać życiu. Są to uogólnione napady toniczno-kloniczne, które mogą trwać od 5 do 30 minut.

Wada pompy sodowo-potasowej może być również możliwym wyzwalaczem migreny. Naukowcy odkryli zmiany genetyczne na chromosomie 1 u osób z migreną. Ten gen prowadzi do uszkodzenia pompy sodowo-potasowej w błonach komórek. Rezultatem są spuchnięte i zaokrąglone komórki. Ma to powodować charakterystyczny ból migren. Migrena to choroba neurologiczna, na którą cierpi około 10% populacji. Kobiety są dotknięte chorobą znacznie częściej niż mężczyźni. Obraz kliniczny migreny jest bardzo zmienny.

Zazwyczaj dochodzi do napadów, pulsowania i jednostronnych bólów głowy. Te powtarzają się okresowo. Mogą również wystąpić objawy, takie jak nudności, wymioty, nadwrażliwość na hałas lub wrażliwość na światło. Niektórzy pacjenci zgłaszają wizualne lub czuciowe zaburzenia percepcji przed rzeczywistym atakiem migreny. Mówi się tutaj o aurze migrenowej. Migrena jest diagnozą wykluczenia i obecnie nie można jej wyleczyć.