Nātrija-kālija sūknis

Nātrija-kālija sūknis ir transmembrāns proteīns, kas ir stingri nostiprināts šūnu membrānā. Ar šī proteīna palīdzību nātrija jonus var pārvadāt no šūnas un kālija jonus šūnā.

Kas ir nātrija-kālija pumpis?

Nātrija-kālija pumpis ir pumpis, kas atrodas šūnas membrānā. Pārvadājot nātrija un kālija jonus, tas nodrošina tā saucamās atpūtas membrānas potenciāla saglabāšanu.

Katrā sūknēšanas ciklā tas apmaina trīs nātrija jonus (Na + jonus) pret diviem kālija joniem (K + joniem). Tas rada negatīvu potenciālu intracelulārā telpā. Pārvadājot šos jonus, nātrija-kālija pumpis patērē enerģiju adenozīna trifosfāta (ATP) veidā.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Nātrija-kālija pumpis galvenokārt darbojas kā nesējproteīns. Tam ir trīs piesaistes vietas nātrija joniem un divas piesaistes vietas kālija joniem. Ir arī saistoša vietne ATP. Izmantojot ATP, jonu pumpis no šūnas plazmas ārpusšūnu telpā var pārvadāt trīs nātrija jonus. Apmaiņā tas no citoplazmas šūnā ievada divus kālija jonus. Šis process notiek vairākos posmos.

Sākumā nesējproteīns ir atvērts citoplazmai. Trīs nātrija joni iekļūst olbaltumvielās caur atveri un saistās ar īpašajām saistīšanās vietām. Olbaltumvielu membrānas iekšpusē ATP molekula apmetas arī norādītajā saistīšanās vietā. Pēc tam šī molekula tiek sadalīta, atbrīvojot ūdeni. Iegūtā fosfātu grupa uz īsu brīdi ir saistīta ar nātrija-kālija sūkņa aminoskābi. Enerģija tiek atbrīvota, kad ATP molekula sabojājas. Tas maina nātrija-kālija sūkņa telpisko izvietojumu, un nesējproteīns atveras ārpusšūnu telpas virzienā.

Pēc tam trīs nātrija joni atdalās no saistīšanās punktiem un nonāk ārējā vidē. Divi kālija joni tagad nonāk olbaltumvielās caur atvērto spraugu. Tie arī piestiprinās saistošajām vietām. Tagad saistītā fosfāta grupa ir sadalīta.Tas maina nātrija-kālija sūkņa sākotnējo stāvokli. Kālija joni tagad izšķīst un ieplūst šūnas iekšpusē. Šajā procesā nātrija-kālija pumpis uztur tā saukto miera membrānas potenciālu.

Izglītība, sastopamība un īpašības

Atpūtas membrānas potenciāls raksturo potenciāli uzbudināmo šūnu membrānas potenciālu miera stāvoklī. Membrānas potenciāls it īpaši ir atrodams nervu šūnās vai muskuļu šūnās. Atkarībā no šūnas veida atpūtas membrānas potenciāls ir no -100 līdz -50 mV. Lielākajai daļai nervu šūnu tas ir -70 mV. Šūnas iekšpuse ir negatīvi uzlādēta, salīdzinot ar šūnas ārpusi.

Šūnas atpūtas potenciāls ir priekšnoteikums ierosmes vadīšanai nervos un muskuļu kontrakcijas kontrolei. Nātrija-kālija sūkni var kavēt dažādas vielas. Piemēram, sirds glikozīdi kavē nesējproteīnu. Sirds glikozīdi tiek parakstīti hroniskas sirds mazspējas un priekškambaru mirdzēšanas gadījumā. Inhibējot sūkni, šūnās paliek vairāk nātrija. Starpšūnu nātrija koncentrācija un ārpusšūnu nātrija koncentrācija saplūst.

Inhibējot nātrija-kalcija apmaiņu, šūnā paliek vairāk kalcija. Tas palielina sirds kontraktilitāti. Nātrija-kālija sūkņa kavēšana var izraisīt arī hiperkaliēmiju. Un pretēji, nātrija-kālija sūkni var stimulēt arī farmakoloģiski. Tas tiek darīts, piemēram, ievadot insulīnu vai adrenalīnu. Sūkņa stimulēšana var izraisīt hipokaliēmiju.

Slimības un traucējumi

Ļoti reta slimība, kuras pamatā ir nātrija-kālija sūkņa defekts, ir akūta parkinsonisma-distonijas sindroma sākums. Tā ir slimība, kas tiek mantota kā autosomāli dominējoša īpašība. Parasti tas sākas bērnībā vai pusaudža gados.

Distonija ar trīci, krampjiem un piespiedu kustībām rodas dažu stundu laikā. Pēc neilga laika ir izteikts vingrinājumu trūkums līdz pat nekustībai. Efektīva slimības terapija vēl nav zināma.

Daži pētījumi ar dzīvniekiem liecina, ka nātrija-kālija sūkņa defekti var būt iespējams epilepsijas cēlonis. Meklējot ģenētiskus defektus, kas varētu izraisīt epilepsiju, pētnieki sastapa ATP1a3 gēna mutāciju. Tas ir atbildīgs par nātrija-kālija sūkņa darbību. Vācu valodā epilepsiju sauc arī par krampjiem vai epilepsiju. Atkarībā no smadzeņu reģiona, kas izdalās krampju laikā, ir dažādi simptomi.

Piemēram, var rasties muskuļu raustīšanās vai sasprindzinājums, skartie var skaļi izteikties uzbrukumos vai arī viņi uztver zibens, svītras vai ēnas. Var rasties arī nepatīkami smakas traucējumi vai akustiskās uztveres traucējumi. Īpaši tā sauktais status epilepticus var būt bīstams dzīvībai. Tie ir vispārināti toniski-kloniski krampji, kas var ilgt jebkur no 5 līdz 30 minūtēm.

Nātrija-kālija sūkņa defekts varētu būt arī iespējams migrēnas izraisītājs. Pētnieki ir atklājuši ģenētiskas izmaiņas 1. hromosomā migrēniem. Šis gēns noved pie nātrija-kālija sūkņa defekta šūnu membrānās. Rezultātā ir uzpūstas un noapaļotas šūnas. Domājams, ka tas izraisīs raksturīgās migrēnas sāpes. Migrēna ir neiroloģiska slimība, kas skar apmēram 10% iedzīvotāju. Sievietes tiek skartas ievērojami biežāk nekā vīrieši. Migrēnas klīniskais attēls ir ļoti mainīgs.

Parasti runa ir par krampjiem, pulsējošām un vienpusējām galvassāpēm. Tie periodiski atkārtojas. Var rasties arī tādi simptomi kā slikta dūša, vemšana, jutība pret troksni vai jutība pret gaismu. Daži pacienti ziņo par redzes vai maņu uztveres traucējumiem pirms faktiskā migrēnas lēkmes. Šeit viens runā par migrēnas auru. Migrēna ir izslēgšanas diagnoze, un to pašlaik nevar izārstēt.