סודיום אשלגן משאבת פונקציה, פונקציות וחשיבות

ה משאבת אשלגן נתרן הוא מנגנון תחבורה סלולרית פעיל המניע יונים נתרן (Na⁺) מתוך תא הפנים מבחוץ, ואת יון אשלגן (K⁺) בכיוון ההפוך. המשאבה אחראית לשמירה על מעברי הריכוז האופייניים לשני היונים.

זה יון תחבורה מתרחשת נגד gradients ריכוז נורמלי, כי כאשר יון מרוכז מאוד בתא זה נוטה להשאיר אותו כדי להתאים את הריכוזים עם בחוץ. משאבת אשלגן נתרן שוברת את העיקרון הזה, ולשם כך דורש אנרגיה בצורה של ה- ATP.

למעשה, משאבה זו היא דוגמא לדוגמה של תחבורה סלולרית פעילה. המשאבה נוצרת על ידי מורכבות של טבע אנזימטי המבצעת את תנועות היונים בתוך ומחוץ לתא. הוא נמצא בכל הקרומים של תאים בעלי חיים, למרות שהוא שופע יותר סוגים מסוימים, כגון נוירונים ותאי שריר.

סודיום ואשלגן יונים הם קריטיים עבור פונקציות ביולוגיות שונות, כגון תחזוקה ורגולציה של נפח התא, העברת דחפים עצביים, הדור של התכווצויות שרירים, בין היתר..

אינדקס

• מבצע
  • 1.1 עקרונות בסיסיים של התחבורה הסלולארית
  • 1.2 תחבורה אקטיבית ופסיבית
  • 1.3 תכונות של משאבת אשלגן נתרן
  • 1.4 כיצד פועל משאבת אשלגן הנתרן?
  • 1.5 ATPase
  • 1.6 משאבות יון רגניות וחשמליות
  • 1.7 מהירות משאבה
  • 1.8 קינטיקה תחבורה
• 2 פונקציות וחשיבות
  • 2.1 בקרת עוצמת הקול
  • 2.2 שחזור פוטנציאל הממברנה
  • 2.3 דחפים עצביים
• 3 מעכבים
• 4 הפניות

מבצע

עקרונות יסוד של תחבורה סלולרית

לפני בדיקה מעמיקה של הפעולה של משאבת אשלגן נתרן, יש צורך להבין ולהגדיר את המונחים המשמשים ביותר במונחים של תחבורה סלולרית.

התאים נמצאים חילופי מתמיד של חומרים עם הסביבה החיצונית שלהם. תנועה זו מתרחשת בזכות נוכחותם של קרומי שומנים למחצה, המאפשרים למולקולות להיכנס ולצאת לנוחיות התא; הממברנות הן ישויות סלקטיביות ביותר.

ביומברנות אינן מורכבות משומנים בלבד; יש להם גם סדרה של חלבונים הקשורים אליהם שיכולים לחצות אותם או לעגן את עצמם על ידי מסלולים אחרים.

בהינתן ההתנהגות האפייתית של פנים הממברנות, כניסתם של החומרים הקוטביים נפגעת. עם זאת, עקירה של מולקולות קוטביות יש צורך לקיים תהליכים שונים; ולכן התא חייב להיות מנגנונים המאפשרים את המעבר של מולקולות קוטביות אלה.

מעבר של המולקולות דרך הקרומים ניתן להסביר על ידי עקרונות פיזיקליים. דיפוזיה היא תנועה אקראית של מולקולות מאזורי ריכוז גבוה לאזורים שבהם הריכוז נמוך יותר.

כמו כן, התנועה של מים דרך ממברנות sempermeable מוסבר על ידי אוסמוזה, תהליך שבו זרם המים יתרחשו כאשר יש ריכוז גבוה של מומסים..

תחבורה אקטיבית ופסיבית

בהתאם לשימוש או לא של אנרגיה, התחבורה דרך הקרומים מסווגת כמו פסיבית ופעיל. 

כאשר מומס מועבר באופן פסיבי הוא עושה זאת רק לטובת gradients הריכוז, בעקבות העיקרון של דיפוזיה פשוטה.

זה יכול לעשות את זה דרך הממברנה, דרך תעלות מימיות או באמצעות מולקולה המוביל המאפשר את התהליך. תפקידו של מולקולת הטרנספורטר היא "להסוות" חומר קוטבי, כך שהוא יכול לעבור דרך הממברנה.

יש נקודה שבה המומסים יש להשוות ריכוזים שלהם משני צדי הממברנה ואת זרימת מפסיק. אם אתה רוצה להעביר את המולקולה בכיוון כלשהו תצטרך להזריק אנרגיה לתוך המערכת.

במקרה של מולקולות טעונות, יש לקחת בחשבון את שיפוע הריכוז ואת שיפוע החשמל.

התא משקיע הרבה אנרגיה כדי לשמור על אלה gradients הרחק שיווי משקל, הודות לקיומה של תחבורה פעיל המשתמש ATP להעביר חלקיק לאזורים של ריכוז גבוה.

מאפיינים של משאבת אשלגן נתרן

בתוך התאים ריכוז אשלגן הוא כ 10 עד 20 פעמים גבוה יותר, לעומת החיצוני התא. באותו אופן, הריכוז של יונים נתרן הוא הרבה יותר גבוה מחוץ לתא.

המנגנון האחראי לשמירה על מעברי ריכוז אלה הוא משאבת אשלגן נתרן, הנוצרת על ידי אנזים המעוגן בקרום הפלסמה בתאי בעלי חיים..

זה סוג של antiport, שכן היא מחליפה סוג של מולקולה מצד אחד של הממברנה עבור אחר. סודיום תחבורה מתרחשת החוצה, בעוד אשלגן תחבורה מתרחשת בפנים.

לגבי הפרופורציות, המשאבה דורשת חילופי חובה של שני יונים אשלגן מבחוץ על ידי שלושה יונים נתרן מן התא הפנימי. כאשר יש מחסור של יונים אשלגן, חילופי יונים נתרן כי בדרך כלל מתרחשים לא יכול להתבצע.

כיצד פועל משאבת אשלגן נתרן?

השלב הראשוני הוא קיבעון של שלושה יונים נתרן בחלבון ATPase. התפלגות ATP ב ADP ו פוספט מתרחשת; פוספט ששוחרר בתגובה זו קשורה לחלבון, מה שגרם לשינוי קונפורמציה בערוצי התחבורה.

הצעד ידוע בשם זרחון של החלבון. עם שינויים אלה, יונים הנתרן הם גירשו אל מחוץ לתא. לאחר מכן האיחוד של שני אשלגן יונים מבחוץ מתרחשת.

בחלבון, קבוצות פוספט הם uncoupled (החלבון הוא dephosphorylated) ואת החלבון חוזר המבנה הראשוני שלה. בשלב זה, יונים אשלגן יכול להיכנס.

ATPase

מבחינה מבנית, "משאבה" הוא אנזים מסוג ATPase כי יש אתרים מחייב עבור יונים נתרן ATP על פני השטח שפונה הציטופלזמה, ובחלקה כי הפנים את התא החיצוני הם האתרים של מחייב לאשלגן.

בתאי יונקים החליפין של יונים Na + cytoplasmic ידי יונים K + ימיים מתווכת על ידי אנזים המעוגן הממברנה, המכונה ATPase. חילופי היונים מתורגמים לפוטנציאל קרום.

אנזים זה מורכב משני פוליפפטידים ממברנה עם שתי יחידות משנה: אלפא של 112 kD ובטא של 35 kD.

משאבות יוניות, regenic ו electrogenic

כאשר תנועת היונים דרך הממברנות אינה שוויונית (שני אשלגן יונים לשלושה יודי נתרן), התנועה נטו כלפי חוץ כרוך חיוב חיובי לכל מחזור שאיבה.

משאבות אלה נקראות reogenic, שכן הם כוללים תנועה נטו של מטענים לייצר זרם חשמלי טרנסממברני. במקרה שבו הזרם יוצר השפעה על מתח הממברנה, המשאבה נקראת אלקטרו-מגנטית.

מהירות משאבה

בתנאים של נורמליות, כמות יוני הנתרן שנשפכו לתא החיצוני שווה למספר היונים הנכנסים לתא, ולכן הזרימה נטו של התנועה שווה לאפס.

כמות היונים הקיימים מחוץ לתא ובתוכו נקבעת על ידי שני גורמים: המהירות שבה מתרחשת ההעברה הפעילה של נתרן והמהירות שבה הוא נכנס שוב באמצעות תהליכי דיפוזיה.

באופן הגיוני, את מהירות הכניסה על ידי דיפוזיה קובע את המהירות הנדרשת על ידי המשאבה על מנת לשמור על הריכוז הנדרש בסביבות intraellular ו. כאשר הריכוז עולה, המשאבה מגבירה את המהירות.

תחבורה קינטיקה

תערוכות תחבורה אקטיבית מייקל, מנטין קינטיקה, האופייני למספר לא מבוטל של אנזימים. כמו כן, היא מעוכבת על ידי מולקולות אנלוגיות.

פונקציות וחשיבות

שליטה על נפח התא

משאבת אשלגן נתרן אחראי לשמירה על נפח תא אופטימלי. מערכת זו מקדמת את היציאה של יונים נתרן; לכן, הסביבה תאיים רוכש חיובי חיובי. בשל משיכה של מטענים, יונים לצבור עם חיובים שליליים, כגון כלור או יונים ביקרבונט.

בשלב זה נוזל תאיים יש כמות משמעותית של יונים, אשר מייצר את תנועת המים מבפנים של התא אל החוץ - על ידי אוסמוזה - כדי לדלל את הממסים האלה.

שחזור פוטנציאל הממברנה

משאבת אשלגן נתרן ידוע תפקידו הדחף העצבי. תאי העצבים, הנקראים נוירונים, פעילים באופן חשמלי ומתמחים בתחבורה דחופה. ב נוירונים אתה יכול לדבר על "פוטנציאל הממברנה".

פוטנציאל קרום מתרחש כאשר יש אי שוויון של ריכוז יוניים משני צידי הממברנה. כמו הפנים של התא יש כמויות גדולות של אשלגן בחוץ הוא עשיר נתרן, יש פוטנציאל אמר.

פוטנציאל הממברנה ניתן להבחין כאשר התא נמצא במנוחה (אין אירועים פעילים או לאחר סינפטי), כמו גם את פוטנציאל הפעולה.

כאשר התא נמצא במנוחה, פוטנציאל של 90 mV הוא הקימה ערך זה נשמר בעיקר על ידי משאבת אשלגן נתרן. ברוב התאים שנחקרו, פוטנציאלי מנוחה נמצאים בטווח שבין -20 mV ל -100 mV.

דחפים עצביים

הדחף העצבני מוביל לפתיחת תעלות הנתרן, יוצר חוסר איזון בקרום ואומר כי הוא "מנוטרל". מכיוון שיש לו מטען חיובי, היפוך העומס מתרחש בצד הפנימי של הממברנה.

כאשר מסתיים המוטל, פתיחת ערוצי אשלגן מתרחשת כדי לחדש את המטענים בתוך התא. בשלב זה משאבת אשלגן נתרן שומר על ריכוז של יונים כאמור קבוע.

מעכבים

משאבת אשלגן נתרן יכול להיות מעוכב על ידי ouabine glycoside הלב. כאשר מתחם זה מגיע אל פני התא, הוא מתחרה על אתרי הקישור של היונים. זה גם מעוכב על ידי גליקוזידים אחרים כגון digoxin.

הפניות

1. קרטיס, ח ', ושנק, א' (2006). הזמנה לביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
2. Hill, R.W., Wyse, G.A., Anderson, M., & Anderson, M. (2004). פיזיולוגיה של בעלי חיים. סינואר.
3. Randall, D., Burggren, W. W., Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). Eckert פיזיולוגיה של בעלי חיים. מקמילן.
4. Skou, J. C., & Esmann, M. (1992). נה, k-atpase. כתב עת של ביו-אנרגטיקה וביומברנות, 24(3), 249-261.
5. Uribe, R. R., & Bestene, J. A. טוקסיקולוגיה. שיטות ונהלים. הנחיות תרגול קליני כרך ב, כרך רביעי. פוניפיקיה אוניברסידד.