Struktur pam natrium kalium, fungsi, mekanisme, kepentingan

The Bom natrium kalium Ia adalah struktur protein yang termasuk dalam satu set molekul yang lebih luas yang terdapat dalam banyak membran sel, dan yang bertanggungjawab untuk pengangkutan aktif ion atau molekul kecil lain terhadap kecerunan tumpuannya. Mereka menggunakan tenaga yang dikeluarkan oleh ATP Hydrolysis dan itulah sebabnya mereka secara umum dipanggil Atasas.

Pam natrium kalium adalah ATPay Na+/K+kerana ia mengeluarkan tenaga yang terkandung dalam molekul ATP untuk menggerakkan natrium di dalam sel, memperkenalkan, pada masa yang sama, kalium.

Skim Bom Potassium. Luaran dan pedalaman sel. (Sumber: Miguelferig, melalui Wikimedia Commons)

Di dalam sel natrium kurang tertumpu (12 meq/l) daripada luar (142 meq/l), manakala kalium lebih tertumpu di luar (4 meq/l) daripada di dalam (140 meq/l).

Bom Atasas diklasifikasikan kepada tiga kumpulan besar:

• Pam ionik jenis f dan v: Mereka adalah struktur yang agak kompleks, mereka boleh terdiri daripada 3 jenis subunit transmarket dan sehingga 5 polipeptida yang berkaitan dalam sitosol. Mereka berfungsi sebagai pengangkut proton.
• ABC Superfamily (Bahasa Inggeris KeTp-BInding CAssette = Kaset kesatuan ATP): Bersepadu oleh lebih daripada 100 protein yang boleh berfungsi sebagai penghantar ion, monosakarida, polysaccharides, polipeptida dan juga protein lain.
  
• Pam ionik Kelas P: Dibentuk oleh sekurang -kurangnya satu subunit pemangkin alpha transmembraal yang mempunyai tapak kesatuan untuk ATP dan subunit β kecil. Semasa proses pengangkutan subunit α adalah phosphoryila dan oleh itu namanya "P".

Bom Potassium Natrium (Na+/K+Atpasa) milik kumpulan pam Ionik Kelas P dan ditemui pada tahun 1957 oleh Jens Skou, seorang penyelidik Denmark, ketika dia mempelajari mekanisme tindakan anestetik dalam saraf ketam (Carcinus maenas); Kerja yang mana Hadiah Nobel dalam Kimia dianugerahkan pada tahun 1997.

Bom natrium kalium. Nakpompe2.JPG: Phi-Gastrein pada Dingin.Kerja Wikipediaderivatif: Sonia/CC BY-S (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/)

[TOC]

Struktur pam natrium kalium

Pam natrium kalium adalah enzim yang dari sudut pandangan struktur kuartalnya dibentuk oleh subunit protein 2 alfa (α) dan dua jenis beta (β).

Oleh itu, tetramer jenis α2β2, yang subunitnya adalah protein membran yang komprehensif, iaitu, mereka menyeberangi lipid bilayer dan mempunyai domain intra dan tambahan sitosolik.

Subunit alpha dan beta pam kalium. Rob Cowie/CC By-SA (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/)

Subuniti Alpha

Subunit α adalah yang mengandungi tapak kesatuan untuk ATP dan untuk ion Na+ dan K+ dan mewakili komponen pemangkin enzim dan yang menghasilkan fungsi bom itu sendiri.

Subunit α adalah polipeptida saiz yang besar, dengan berat molekul 120 kDa, 10 segmen transmembranal dan dengan hujung N-dan C-terminal mereka terletak di bahagian sitosolik.

Mereka ada di tapak kesatuan intraselular untuk ATP dan untuk Na+, serta sisa aspartat dalam kedudukan 376 yang mewakili tapak yang dialami oleh proses fosforilasi semasa pengaktifan pam.

Tapak yang mengikat untuk K+ nampaknya berada di bahagian ekstraselular.

Subunit beta

Subunit β nampaknya tidak mempunyai penyertaan langsung dalam fungsi pam, tetapi dalam ketiadaan mereka berkata fungsi tidak berlaku.

Subunit β mempunyai berat molekul kira -kira 55 kDa setiap satu dan glikoprotein dengan satu domain transmarket tunggal yang sisa glucid dimasukkan ke dalam kawasan ekstraselular.

Boleh melayani anda: lembaran basal: ciri, histologi dan fungsi

Mereka seolah -olah perlu dalam retikulum endoplasma, di mana mereka akan menyumbang kepada lipatan yang betul dari subunit α, dan kemudian, pada tahap membran, untuk menstabilkan kompleks.

Kedua -dua jenis subunit adalah heterogen dan telah diterangkan setakat ini α1, α2 dan α3 isoforms untuk UNA, dan β1, β2 dan β3 untuk yang lain. Α1 ditemui di membran kebanyakan sel, manakala α2 terdapat dalam otot, jantung, tisu adiposa dan otak dan α3 dalam jantung dan otak.

Isoform β1 adalah pengedaran yang paling meresap, walaupun tidak hadir dalam beberapa tisu seperti sel vestibular telinga dalaman dan sel -sel otot glikolitik yang cepat. Yang terakhir hanya mengandungi β2.

Struktur yang berbeza dari subunit yang membentuk pam Na+/K+ dalam tisu yang berbeza boleh mematuhi pengkhususan jenis fungsional namun dijelaskan.

Fungsi pam kalium

Untuk bila -bila masa yang dipertimbangkan, membran plasma merupakan had pemisahan antara petak yang sepadan dengan bahagian dalam sel dan yang mewakili cecair ekstraselular di mana ia direndam.

Kedua -dua petak mempunyai komposisi yang boleh berbeza secara kualitatif, kerana di dalam sel ada bahan -bahan yang tidak keluar dari mereka dan cecair ekstraselular mengandungi bahan yang tidak hadir secara intraselular.

Bahan yang terdapat di kedua -dua petak boleh didapati dalam kepekatan yang berbeza, dan perbezaan tersebut dapat memiliki kepentingan fisiologi. Demikianlah kes banyak ion.

Penyelenggaraan homeostasis

Pam Na+/K+ memenuhi fungsi asas dalam penyelenggaraan homeostasis intrasel dengan mengawal kepekatan ion natrium dan kalium. Penyelenggaraan homeostasis ini mencapai terima kasih kepada:

• Pengangkutan ion: Memperkenalkan ion natrium dan mengeluarkan ion kalium, proses di mana ia juga menggalakkan pergerakan molekul lain melalui pengangkut lain yang bergantung sama ada pada cas elektrik atau kepekatan dalaman ion -ion ini.
• Kawalan kelantangan sel: Pengenalan atau output ion juga membayangkan pergerakan air gigi sel, jadi pam mengambil bahagian dalam kawalan kelantangan sel.
• Generasi potensi membran: Pengusiran 3 ion natrium untuk setiap 2 ion kalium yang diperkenalkan menyebabkan membran. Perbezaan ini dikenali sebagai potensi rehat.

Na+ mempunyai kepekatan ekstraselular kira -kira 142 mEq/L, manakala kepekatan intraselnya hanya 12 meq/L; K+, sebaliknya, lebih tertumpu di dalam sel (140 meq/l) daripada di luarnya (4 meq/l).

Walaupun caj elektrik ion -ion ini tidak membenarkan laluan mereka melalui membran, terdapat saluran ionik yang membolehkannya (selektif), yang memihak kepada pergerakan jika daya yang biasanya memindahkan ion -ion ini juga hadir.

Boleh melayani anda: reseptor membran: fungsi, jenis, bagaimana mereka berfungsi

Sekarang, perbezaan kepekatan ini sangat penting dalam Pemuliharaan homeostasis organisma dan mesti dikekalkan dalam keseimbangan yang akan hilang.

Diseminasi dan natrium kalium (sumber: Bruceblaus. Semasa menggunakan imej ini di sumber luaran, ia boleh disebut sebagai: Blausen.Kakitangan Com (2014). "Galeri Perubatan Blausen Medical 2014". Wikijournal of Medicine 1 (2). Doi: 10.15347/WJM/2014.010. ISSN 2002-4436.Derivatif oleh Mikael Häggström/cc oleh (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0) melalui Wikimedia Commons)

• Perbezaan kepekatan untuk Na+ di antara pedalaman dan di luar sel mewujudkan kecerunan kimia yang mendorong natrium ke dalam dan menjadikan ion ini sentiasa memasuki dan menggubal untuk menghilangkan perbezaan itu, iaitu, sesuai dengan kepekatan di kedua -dua belah pihak.
• Kecerunan kalium dikekalkan ke arah yang bertentangan, iaitu, dari dalam ke luar, membolehkan output tetap ion dan pengurangan dalaman dan peningkatan luarannya.

Fungsi pam Na+/K+ membolehkan pengekstrakan natrium yang telah dimasukkan oleh penyebaran melalui saluran atau laluan pengangkutan lain dan pengenalan semula kalium yang telah disebarkan ke luar, yang membolehkan pemuliharaan kepekatan intra dan ekstraselular dari ion -ion ini.

Mekanisme (proses)

Mekanisme tindakan ATPase Na+/K+ terdiri daripada kitaran pemangkin yang membayangkan tindak balas pemindahan kumpulan fosforil (PI) dan perubahan konformasi enzim yang berlalu dari negeri E1 ke keadaan E2 dan sebaliknya.

Operasi memerlukan kehadiran ATP dan Na+ di dalam sel dan K+ dalam cecair ekstraselular.

Kesatuan ion natrium ke pengangkut

Kitaran bermula dalam keadaan penyesuaian E1 enzim, di mana terdapat 3 tapak sitosol Na+ kesatuan dan pertalian tinggi (km 0.6 mM) yang sepenuhnya diduduki kerana kepekatan intra ion (12 mM) membolehkannya.

ATP Hydrolysis

Di negeri ini (E1) dan dengan Na+ ditetapkan ke tapak kesatuannya, ATP ditetapkan ke tapaknya dalam sektor sitosolik molekul, kumpulan fosfat kepada 376 aspartat dipindahkan dan dipindahkan, membentuk acilphosphate tenaga yang tinggi yang mendorong perubahan konformasi ke negeri e2.

Pengusiran 3 ion natrium dan pengenalan 2 ion kalium

Perubahan konformasi kepada keadaan E2 menunjukkan bahawa tapak kesatuan Na+ lulus ke luar negara, pertalian mereka untuk ion berkurangan banyak dan dilepaskan dalam cecair ekstraselular, sementara, pada masa yang sama, pertalian kesatuan ke K+ meningkat Dan ion -ion ini mengikat pam.

Semasa keadaan E2, ion Na+ dikeluarkan di sisi lain membran. Sebaliknya, keadaan pam baru ini menjana pertalian untuk kesatuan k ion+

Pembalikan dari E2 hingga E1

Sebaik sahaja Na+ dikeluarkan dan K+ bersatu, hidrolisis fosfat aspartyle dihasilkan dan perubahan konformasi keadaan E2 ke negeri E1 dibalikkan, dengan pengenalan semula tapak kesatuan untuk Na+ yang kosong dan K+.

Apabila perubahan ini berlaku, tapak untuk Na+ memulihkan pertalian mereka dan K+ kehilangannya, yang mana K+ dilepaskan di dalam sel.

Kepentingan

Dalam penyelenggaraan osmolariti sel

Bom Na+/K+ telah hadir dalam kebanyakan, jika tidak dalam semua, sel -sel mamalia, di mana ia sangat penting dengan menyumbang untuk mengekalkan osmolaritasnya dan oleh itu jumlahnya.

Boleh melayani anda: peroksidase: struktur, fungsi dan jenis

Kemasukan ion natrium yang berterusan ke dalam sel adalah peningkatan peningkatan dalam bilangan intraselular zarah aktif osmotik, yang mendorong kemasukan air dan peningkatan jumlah yang akan menyebabkan pecahnya membran dan keruntuhan sel.

Dalam pembentukan potensi membran

Oleh kerana pam ini hanya memperkenalkan 2 k+ untuk setiap 3 Na+ yang mereka ambil, mereka berkelakuan elektrogenik, yang bermaksud bahawa mereka "decompensate" caj elektrik dalaman, memihak kepada pengeluaran potensi membran ciri -ciri sel badan.

Kepentingannya juga jelas berhubung dengan sel -sel yang membentuk tisu -tisu yang mengasyik.

Pergerakan ionik ini mungkin berkat operasi pam Na+/K+, yang menyumbang kepada pengeluaran kecerunan kimia yang memindahkan ion yang terlibat.

Tanpa pam ini, yang beroperasi ke arah yang bertentangan, kecerunan kepekatan ion -ion ini akan hilang dan aktiviti penggambaran akan hilang.

Dalam fungsi buah pinggang

Aspek lain yang menyoroti kepentingan melampau bom natrium-potassium berkaitan dengan fungsi buah pinggang, yang tidak mustahil.

Fungsi buah pinggang membayangkan penapisan harian lebih kurang 180 liter plasma dan sejumlah besar bahan, yang sebahagiannya mesti dikeluarkan, tetapi banyak yang perlu diserap semula sehingga mereka tidak hilang dalam air kencing.

Penyerapan natrium, air dan banyak bahan yang ditapis bergantung pada pam ini, yang terletak di dalam membran basolateral sel -sel yang membentuk epithelia segmen tiub yang berlainan dari nefron buah pinggang.

Sel -sel epitel yang menaikkan tubulus buah pinggang mempunyai wajah yang bersentuhan dengan cahaya tubulus dan yang dipanggil wajah apikal, dan satu lagi yang bersentuhan dengan interstitium di sekitar tubulus dan dipanggil basolateral.

Air dan bahan -bahan yang reabsorb mesti terlebih dahulu masuk ke pedalaman sel melalui apikal dan kemudian ke interstitium oleh basolateral.

Penyerapan semula Na+ adalah kunci yang berkaitan dengannya, dan berhubung dengan air dan bahan lain yang bergantung pada dirinya. Kemasukan apikal Na+ sel memerlukan terdapat kecerunan yang menggerakkannya dan yang membayangkan kepekatan ion yang sangat rendah di dalam sel.

Kepekatan intraselular rendah Na+ ini dihasilkan oleh pam natrium dari membran basolateral yang berfungsi dengan kuat untuk menghilangkan ion dari sel ke interstitium.

Rujukan

1. Ganong WF: Asas Umum & Selular Fisiologi Perubatan, dalam: Kajian Fisiologi Perubatan, Edisi ke -25. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall Ji: Pengangkutan Bahan Melalui Membran Sel, Dalam: Buku teks fisiologi perubatan, Ed ke -13, AC Guyton, Je Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J: Mengangkut membran sel -sel, dalam: Biologi Molekul dan Sel, ke -4.
4. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Prinsip Biokimia Lehninger. Macmillan.
5. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,... & Walter, p. (2013). Biologi sel penting. Sains Garland.