pompa de sodiu potasiu Este o structură proteică inclusă într-un set mai larg de molecule prezente în multe membrane celulare și care sunt responsabile pentru transportul activ al ionilor sau altor molecule mici împotriva gradienților lor de concentrație. Folosesc energia eliberată de hidroliza ATP și de aceea sunt denumite generic ATPaze.
Pompa de sodiu-potasiu este o Na + / K + ATPaza deoarece eliberează energia conținută în molecula de ATP pentru a deplasa sodiul din interior în exteriorul celulei, în timp ce introduce potasiu.
În interiorul celulei, sodiul este mai puțin concentrat (12 mEq / L) decât în exterior (142 mEq / L), în timp ce potasiul este mai concentrat în exterior (4 mEq / L) decât în interior (140 mEq / L).
Pompele ATPase sunt clasificate în trei grupe mari:
Pompa de sodiu-potasiu (Na + / K + ATPaza) aparține grupului pompelor de ioni din clasa P și a fost descoperită în 1957 de Jens Skou, cercetător danez, când studia mecanismul de acțiune al anestezicilor asupra nervilor unei crab. (Carcinus maenas); lucrare pentru care a fost distins cu Premiul Nobel pentru chimie în 1997.
Indice articol
Pompa de sodiu-potasiu este o enzimă care din punct de vedere al structurii sale cuaternare este formată din 2 subunități proteice de tip alfa (α) și două de tip beta (β).
Este, prin urmare, un tetramer de tip α2β2, ale cărui subunități sunt proteine de membrană integrale, adică traversează stratul bistrat lipidic și au atât domenii intra, cât și extracitosolice..
Subunitățile α sunt cele care conțin situsurile de legare pentru ATP și pentru ionii Na + și K + și reprezintă componenta catalitică a enzimei și cea care exercită funcția pompei în sine..
Subunitățile α sunt polipeptide mari, cu o greutate moleculară de 120 kDa, 10 segmente transmembranare și cu capetele lor N- și C-terminale situate pe partea citosolică..
Pe partea intracelulară, acestea au situsuri de legare pentru ATP și Na +, precum și un reziduu de aspartat la poziția 376 care reprezintă locul care suferă procesul de fosforilare în timpul activării pompei..
Site-ul de legare pentru K + pare a fi pe partea extracelulară.
Subunitățile β nu par să aibă o participare directă la funcția de pompare, dar în absența lor această funcție nu apare..
Subunitățile β au o greutate moleculară de aproximativ 55 kDa fiecare și sunt glicoproteine cu un singur domeniu transmembranar ale cărui reziduuri de carbohidrați sunt inserate în regiunea extracelulară..
Se pare că sunt necesare în reticulul endoplasmatic, unde ar contribui la plierea corectă a subunităților α și apoi, la nivelul membranei, la stabilizarea complexului..
Ambele tipuri de subunități sunt eterogene și au fost descrise izoformele α1, α2 și α3 pentru una, iar β1, β2 și β3 pentru cealaltă. Α1 se găsește în membranele majorității celulelor, în timp ce α2 este prezent în mușchi, inimă, țesut adipos și creier și α3 în inimă și creier.
Izoforma β1 este cea cu cea mai difuză distribuție, deși este absentă în unele țesuturi, cum ar fi celulele vestibulare ale urechii interne și celulele musculare glicolitice cu reacție rapidă. Acestea din urmă conțin doar β2.
Diferitele structuri ale subunităților care alcătuiesc pompa Na + / K + din diferitele țesuturi se pot datora unor specializări funcționale care nu au fost încă elucidate..
Pentru orice moment luat în considerare, membrana plasmatică constituie o limită de separare între compartimentul corespunzător interiorului unei celule și cel care reprezintă fluidul extracelular în care este scufundată..
Ambele compartimente au o compoziție care poate fi calitativ diferită, deoarece există substanțe în interiorul celulelor care nu se găsesc în afara lor, iar lichidul extracelular conține substanțe care nu sunt prezente intracelular..
Substanțele prezente în ambele compartimente pot fi găsite în concentrații diferite, iar aceste diferențe pot avea semnificație fiziologică. Așa este cazul multor ioni.
Pompa Na + / K + joacă un rol fundamental în menținerea homeostaziei intracelulare prin controlul concentrațiilor ionilor de sodiu și potasiu. Această menținere a homeostaziei se realizează datorită:
Na + are o concentrație extracelulară de aproximativ 142 mEq / L, în timp ce concentrația sa intracelulară este de numai 12 mEq / L; K +, pe de altă parte, este mai concentrat în interiorul celulei (140 mEq / L) decât în afara acesteia (4 mEq / L).
Deși încărcarea electrică a acestor ioni nu permite trecerea lor prin membrană, există canale ionice care o permit (selectiv), care promovează mișcarea dacă sunt prezente și forțele care de obicei mișcă acești ioni..
Acum aceste diferențe de concentrare sunt de o mare importanță în conservarea homeostaziei a organismului și trebuie menținut într-un fel de echilibru care, dacă ar fi pierdut, ar produce modificări organice importante.
Funcția pompei Na + / K + permite extracția sodiului care a intrat prin difuzie prin canale sau alte căi de transport și reintroducerea potasiului care s-a difuzat, permițând conservarea concentrațiilor intra și extracelulare ale acestor ioni.
Mecanismul de acțiune al ATPazei Na + / K + constă într-un ciclu catalitic care implică reacții de transfer ale unei grupări fosforil (Pi) și modificări conformaționale ale enzimei care trece de la o stare E1 la o stare E2 și invers..
Operația necesită prezența ATP și Na + în interiorul celulei și K + în fluidul extracelular.
Ciclul începe în starea de conformare E1 a enzimei, în care există 3 situri citosolice de legare la Na + și afinitate mare (Km de 0,6 mM) care sunt complet ocupate deoarece concentrația intra-ionică (12 mM) îi permite.
În această stare (E1) și cu Na + atașat la siturile sale de legare, ATP se leagă de situsul său din sectorul citosolic al moleculei, hidrolizează și o grupare fosfat este transferată la aspartat 376, formând un acilfosfat cu energie ridicată care induce o conformație conformațională. treceți la starea E2.
Schimbarea conformațională la starea E2 implică faptul că siturile de legare a Na + trec către exterior, afinitatea lor pentru ion scade foarte mult și este eliberată în fluidul extracelular, în timp ce, în același timp, afinitatea siturilor de legare K + crește și acești ioni sunt atașați la exteriorul pompei.
Odată ce Na + este eliberat și legat de K +, apare hidroliza fosfatului de aspartil și se revine schimbarea conformațională de la starea E2 la starea E1, cu reintroducerea siturilor de legare goale ale Na + și a celor din K + ocupat.
Când se produce această modificare, siturile pentru Na + își recapătă afinitatea și cele pentru K + o pierd, cu care K + este eliberat în celulă..
Pompa Na + / K + este prezentă în majoritatea, dacă nu în toate, celulele de mamifere, în care este de importanță generală, contribuind la menținerea osmolarității și, prin urmare, a volumului.
Intrarea continuă a ionilor de sodiu în celulă determină o creștere a numărului intracelular de particule active din punct de vedere osmotic, ceea ce induce intrarea apei și creșterea volumului care ar ajunge să provoace ruperea membranei și colapsul celulei..
Deoarece aceste pompe introduc doar 2 K + pentru fiecare 3 Na + pe care îl elimină, ele se comportă electric, ceea ce înseamnă că „decompensează” sarcinile electrice interne, favorizând producerea potențialului de membrană caracteristic celulelor corpului..
Importanța sa este, de asemenea, evidentă în raport cu celulele care alcătuiesc țesuturi excitabile, în care potențialele de acțiune sunt caracterizate de intrarea ionului Na +, care depolarizează celula, și ieșirea K +, care o repolarizează..
Aceste mișcări ionice sunt posibile datorită funcționării pompelor de Na + / K +, care contribuie la producerea gradienților chimici care mișcă ionii implicați..
Fără aceste pompe, care funcționează în direcția opusă, gradienții de concentrație ai acestor ioni s-ar disipa și activitatea de excitare ar dispărea..
Un alt aspect care evidențiază importanța extremă a pompelor de sodiu-potasiu este legat de funcția renală, ceea ce ar fi imposibil fără ele.
Funcția renală implică filtrarea zilnică a mai mult sau mai puțin de 180 de litri de plasmă și cantități mari de substanțe, dintre care unele trebuie excretate, dar multe trebuie reabsorbite astfel încât să nu se piardă prin urină..
Reabsorbția sodiului, a apei și a multor substanțe filtrate depinde de aceste pompe, care sunt situate în membrana basolaterală a celulelor care alcătuiesc epiteliul diferitelor segmente tubulare ale nefronilor renali..
Celulele epiteliale care căptușesc tubulii renali au o față care este în contact cu lumenul tubului și se numește față apicală și o alta care este în contact cu interstițiul din jurul tubului și numită basolaterală..
Apa și substanțele care sunt reabsorbite trebuie să treacă mai întâi în celulă prin apical și apoi în interstitiu prin bazolateral.
Reabsorbția Na + este esențială atât în raport cu acesta, cât și în raport cu cea a apei și a celorlalte substanțe care depind de ea. Intrarea apicală a Na + în celulă necesită un gradient care îl mișcă și care implică o concentrație foarte mică de ion în interiorul celulei..
Această concentrație intracelulară scăzută de Na + este produsă de pompele de sodiu ale membranei bazolaterale care lucrează intens pentru a îndepărta ionul din celule în interstitiu..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.