Pompa sodowo-potasowa
Z Wikipedii
Pompa sodowo-potasowa, inna często używana nazwa to Na+/K+ ATP-aza to ważny enzym (EC 3.6.3.9) uczestniczący w aktywnym transporcie kationów sodu (Na+) i potasu (K+). Ma on podstawowe znaczenie dla każdego rodzaju komórek żywych, utrzymując potencjał błonowy i objętość komórki. Za badania nad tą cząsteczką Jens C. Skou otrzymał nagrodę Nobla z chemii w 1997 r.
Pompa sodowo-potasowa składa się z dwóch rodzajów podjednostek: α (112 kDa) i β (35 kDa) tworzących w błonie komórkowej heterotetramer α 2β 2. 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.: digitoksygenina), które hamują aktywność pompy przez blokowanie defosforylacji.
Hydroliza ATP jest siłą napędową tego enzymu, potrzebną do pompowania jonów sodu i potasu:
ATP-aza 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 jony 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. Pojedyncza ATP-aza kosztem hydrolizy jednej cząsteczki ATP transportuje, przy maksymalnej prędkości 100 obrotów na s, w ciągu sekundy 300 jonów Na+ i 200 jonów K+. Gradient sodowo-potasowy wytwarzany dzięki enzymatycznej aktywności Na+/K+-ATP-azy:
- 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
- stałej resyntezy ATP (Zobacz: syntaza 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 własnych właściwości
- braku reakcji komórek na bodźce i do ich niepobudliwości.
