Nátrium-kálium szivattyú

A Nátrium-kálium szivattyú egy transzmembrán fehérje, amely szilárdan rögzítve van a sejtmembránban. Ennek a proteinnek a segítségével a nátrium-ionok a sejtből és a kálium-ionok a sejtbe továbbíthatók.

Mi a nátrium-kálium szivattyú?

A nátrium-kálium szivattyú egy szivattyú, amely a sejtmembránban található. A nátrium- és káliumionok szállításával biztosítja az úgynevezett nyugalmi membránpotenciál fenntartását.

Minden szivattyúzási ciklusban három nátriumiont (Na + -ionot) cserél két káliumionra (K + -ionra). Ez negatív potenciált hoz létre az intracelluláris térben. Ezen ionok szállításakor a nátrium-kálium-szivattyú adenozin-trifoszfát (ATP) formájában energiát fogyaszt.

Funkció, hatás és feladatok

A nátrium-kálium szivattyú elsősorban hordozófehérjeként működik. Három kötőhelyet tartalmaz a nátriumionokhoz és két kötőhelyet a káliumionokhoz. Van egy kötőhely az ATP-hez is. Az ATP segítségével az ionszivattyú három nátriumiont szállíthat a sejtplazmából az extracelluláris térbe. Cserébe két káliumiont csempész a citoplazmából a sejtbe. Ez a folyamat több lépésben zajlik.

A vivőfehérje kezdetben nyitott a citoplazmában. Három nátriumion jut be a fehérjébe a nyíláson keresztül és kötődik a specifikus kötőhelyekhez. A fehérjemembrán belsejében egy ATP-molekula szintén lerakódik a kijelölt kötőhelyre. Ezt a molekulát ezután víz felszabadításával elválasztják. A kapott foszfátcsoportot rövid ideig a nátrium-kálium-szivattyú aminosava köti. Az energia felszabadul, amikor az ATP molekula lebomlik. Ez megváltoztatja a nátrium-kálium szivattyú térbeli elrendezését, és a hordozófehérje az extracelluláris tér irányában nyílik meg.

A három nátriumion ezután levál a kötőpontjaiktól, és így belép a külső közegbe. Két káliumion belép a fehérjébe a nyitott résen keresztül. Ezek a kötőhelyekhez is kapcsolódnak. A kötött foszfátcsoportot elválasztják.Ez megváltoztatja a nátrium-kálium szivattyú konformációját eredeti állapotába. A káliumionok most feloldódnak és bejutnak a sejt belsejébe. Ezen a folyamaton keresztül a nátrium-kálium szivattyú fenntartja az úgynevezett nyugalmi membránpotenciált.

Oktatás, előfordulás és tulajdonságok

A nyugalmi membránpotenciál leírja a potenciálisan gerjeszthető sejtek membránpotenciálját nyugalmi állapotban. A membránpotenciál különösen az idegsejtekben vagy az izomsejtekben található meg. A sejttípustól függően a nyugalmi membránpotenciál -100 és -50 mV között van. A legtöbb idegsejtnél -70 mV. A cella belseje negatív töltésű, mint a cella külső része.

A sejtek nyugalmi képessége előfeltétele az idegek gerjesztésének és az izmok összehúzódásának szabályozásának. A nátrium-kálium-szivattyút számos anyag gátolhatja. Például a szívglikozidok gátolják a hordozófehérjét. Szívglikozidokat írnak elő krónikus szívelégtelenség és pitvarfibrilláció esetén. A szivattyú gátlásával több nátrium marad a sejtekben. Az intracelluláris nátriumkoncentráció és az extracelluláris nátriumkoncentráció konvergál.

A nátrium-kalciumcserélő gátlásával több kalcium marad a sejtben. Ez növeli a szív összehúzódhatóságát. A nátrium-kálium-szivattyú gátlása hiperkalémiához is vezethet. Ezzel szemben a nátrium-kálium-szivattyút farmakológiai szempontból is stimulálhatják. Ezt például inzulin vagy adrenalin adagolásával lehet megtenni. A szivattyú stimulálása hypokalaemiát okozhat.

Betegségek és rendellenességek

A nátrium-kálium szivattyú hibáján alapuló nagyon ritka betegség a parkinsonizmus-dystonia szindróma akut kezdete. Ez egy olyan betegség, amelyet autoszomális domináns tulajdonságként örökölnek. Általában gyermekkorban vagy serdülőkorban kezdődik.

Dystonia remegéssel, görcsökkel és akaratlan mozgásokkal órák alatt jelentkezik. Rövid idő elteltével súlyos a testmozgás hiánya, akár mozgásképességig is. A betegség hatékony kezelése még nem ismert.

Néhány állatkísérlet arra utal, hogy a nátrium-kálium szivattyú hibái lehetnek az epilepszia okai. Az epilepsziát okozó genetikai hibák keresésekor a kutatók az ATP1a3 gén mutációival találkoztak. Ez felelős a nátrium-kálium-szivattyú működéséért. Németül az epilepsziát görcsöknek vagy epilepsziának is nevezik. A roham alatt ürült agy régiótól függően különböző tünetek vannak.

Például, az izmok megrándulása vagy feszültsége fordulhat elő, az érintett személyek hangosan fejezhetik ki magukat támadásokban, vagy villámlás, csíkok vagy árnyékok láthatók. Kellemetlen szagzavarok vagy akusztikus észlelési rendellenességek is előfordulhatnak. Különösen az úgynevezett status epilepticus életveszélyes lehet. Ezek általános tónus-klón rohamok, amelyek akár 5 és 30 perc között is tarthatnak.

A nátrium-kálium szivattyú hibája szintén lehetséges migrén kiváltó oka lehet. A kutatók felfedezték a migrénben részt vevők 1. kromoszómájának genetikai változásait. Ez a gén a nátrium-kálium szivattyú hibájához vezet a sejtek membránjaiban. Ennek eredményeként a sejtek felfújt és lekerekített. Ez állítólag a migrén jellegzetes fájdalmát okozza. A migrén egy neurológiai betegség, amely a lakosság körülbelül 10% -át érinti. A nőket jelentősen gyakrabban érinti, mint a férfiakat. A migrén klinikai képe nagyon változó.

Jellemzően roham, pulzáló és egyoldalú fejfájásról van szó. Ezek időszakosan megismétlődnek. Előfordulhatnak olyan tünetek is, mint émelygés, hányás, zajérzékenység vagy fényérzékenység. Egyes betegek látvány- vagy szenzoros észlelési zavarokról számolnak be a tényleges migrénroham előtt. Az egyik itt egy migrén auráról beszél. A migrén a kirekesztés diagnózisa, és jelenleg nem gyógyítható.