Sodium-draselné čerpadlo je transmembránový proteín, ktorý je pevne ukotvený v bunkovej membráne. S pomocou tohto proteínu môžu byť sodné ióny transportované z bunky a ióny draslíka do bunky.
Čo je čerpadlo sodíka a draslíka?
Pumpa sodík-draslík je pumpa, ktorá je umiestnená v bunkovej membráne. Transportom sodíkových a draselných iónov zaisťuje udržiavanie tzv. Pokojového membránového potenciálu.
V každom čerpacom cykle vymieňa tri sodné ióny (Na + ióny) za dva draselné ióny (K + ióny). To vytvára negatívny potenciál v intracelulárnom priestore. Pri preprave týchto iónov spotrebuje sodno-draselné čerpadlo energiu vo forme adenozíntrifosfátu (ATP).
Funkcia, účinok a úlohy
Pumpa sodík-draslík pôsobí primárne ako nosičový proteín. Má tri väzobné miesta pre ióny sodíka a dve väzobné miesta pre ióny draslíka. Existuje tiež väzbové miesto pre ATP. Pri použití ATP môže iónová pumpa transportovať tri sodné ióny z bunkovej plazmy do extracelulárneho priestoru. Na oplátku pašuje dva draslíkové ióny z cytoplazmy do bunky. Tento proces prebieha vo viacerých krokoch.
Nosičový proteín je spočiatku otvorený cytoplazme. Tri sodné ióny vstupujú do proteínu cez otvor a viažu sa na špecifické väzobné miesta. Na vnútornej strane proteínovej membrány sa ATP molekula tiež usadí na určenom väzbovom mieste. Táto molekula sa potom štiepi s uvoľňovaním vody. Výsledná fosfátová skupina je na krátky čas viazaná aminokyselinou sodno-draselnej pumpy. Energia sa uvoľní, keď sa molekula ATP rozpadne. Tým sa mení priestorové usporiadanie sodíkovo-draselnej pumpy a nosičový proteín sa otvára v smere extracelulárneho priestoru.
Tri sodné ióny sa potom oddelia od svojich väzobných bodov a tak vstupujú do vonkajšieho média. Dva draslíkové ióny teraz vstupujú do proteínu cez otvorenú medzeru. Tieto sa tiež pripájajú k väzbovým miestam. Viazaná fosfátová skupina je teraz oddelená.Tým sa zmení konformácia sodíkovo-draslíkovej pumpy späť do pôvodného stavu. Draselné ióny sa teraz rozpúšťajú a tečú do vnútra bunky. Týmto procesom udržuje sodno-draselné čerpadlo tzv. Pokojový membránový potenciál.
Vzdelávanie, výskyt a vlastnosti
Pokojový membránový potenciál opisuje membránový potenciál potenciálne excitovateľných buniek v pokojovom stave. Membránový potenciál sa nachádza najmä v nervových bunkách alebo svalových bunkách. V závislosti od typu bunky je pokojový membránový potenciál medzi -100 a -50 mV. Pre väčšinu nervových buniek je to -70 mV. Vnútri bunky je záporne nabitá v porovnaní s vonkajšou stranou bunky.
Pokojový potenciál bunky je predpokladom pre vedenie excitácie v nervoch a pre kontrolu svalovej kontrakcie. Pumpa sodík-draslík môže byť inhibovaná rôznymi látkami. Napríklad srdcové glykozidy inhibujú nosičový proteín. Srdcové glykozidy sa predpisujú na chronické zlyhanie srdca a fibriláciu predsiení. Inhibíciou pumpy zostáva v bunkách viac sodíka. Koncentrácia intracelulárneho sodíka a extracelulárna koncentrácia sodíka sa zbližujú.
Inhibíciou výmenníka sodíka a vápnika zostáva v bunke viac vápnika. To zvyšuje kontraktilitu srdca. Inhibícia sodno-draselnej pumpy môže tiež viesť k hyperkalémii. Naopak, pumpa sodík-draslík sa môže tiež stimulovať farmakologicky. Toto sa uskutočňuje napríklad podávaním inzulínu alebo adrenalínu. Stimulácia pumpy môže viesť k hypokaliémii.
Choroby a poruchy
Veľmi zriedkavé ochorenie, ktoré je založené na defekte sodíkovo-draselnej pumpy, je akútny nástup syndrómu parkinsonizmu a dystónie. Je to choroba, ktorá sa dedí ako autozomálne dominantná črta. Zvyčajne to začína v detstve alebo dospievaní.
Dystónia s trasmi, kŕčmi a mimovoľnými pohybmi sa objaví v priebehu niekoľkých hodín. Po krátkej dobe je ťažké cvičenie až do nepohyblivosti vrátane. Účinná terapia tohto ochorenia zatiaľ nie je známa.
Niektoré štúdie na zvieratách naznačujú, že poruchy sodíkovo-draslíkovej pumpy môžu byť možnou príčinou epilepsie. Pri hľadaní genetických defektov, ktoré by mohli spôsobiť epilepsiu, vedci narazili na mutáciu v géne ATP1a3. To je zodpovedné za fungovanie čerpadla sodíka a draslíka. V nemčine je epilepsia známa aj ako kŕče alebo epilepsia. V závislosti od oblasti mozgu, ktorá sa počas záchvatu vybije, existujú rôzne príznaky.
Napríklad sa môže vyskytnúť zášklb alebo napätie svalov, postihnuté osoby sa môžu pri útokoch nahlas vyjadriť alebo vnímajú blesky, pruhy alebo tiene. Môžu sa vyskytnúť aj nepríjemné zápachové poruchy alebo poruchy akustického vnímania. Najmä tzv. Status epilepticus môže ohrozovať život. Sú to generalizované tonicko-klonické záchvaty, ktoré môžu trvať kdekoľvek od 5 do 30 minút.
Defekt v sodíkovo-draselnej pumpe by tiež mohol byť možným spúšťačom migrény. Vedci objavili genetické zmeny na chromozóme 1 u migrén. Tento gén vedie k defektu v sodno-draselnej pumpe v membránach buniek. Výsledkom sú nafúknuté a zaoblené bunky. To by malo spôsobiť charakteristickú bolesť migrény. Migréna je neurologické ochorenie, ktoré postihuje asi 10% populácie. Ženy sú postihnuté oveľa častejšie ako muži. Klinický obraz migrény je veľmi variabilný.
Zvyčajne ide o záchvaty, pulzujúce a jednostranné bolesti hlavy. Tieto sa periodicky opakujú. Okrem toho sa môžu vyskytnúť príznaky ako nevoľnosť, zvracanie, citlivosť na hluk alebo citlivosť na svetlo. Niektorí pacienti hlásia vizuálne alebo zmyslové poruchy vo vnímaní pred skutočným záchvatom migrény. Jeden tu hovorí o migréne aura. Migréna je diagnóza vylúčenia a v súčasnosti ju nemožno vyliečiť.
.jpg)
.jpg)
