Калий натриевый насос, также известный как Na+/K+-АТФ-аза, является ферментом из группы транспортных аденозинтрифосфатаз, обнаруживаемым в плазматической мембране всех клеток животных. Основная функция этого фермента заключается в активном переносе ионов калия (K+) внутрь клетки, одновременно выбрасывая ионы натрия (Na+) во внешнюю среду. Узнайте больше о принципе действия, функциях и значении исследований данного фермента.
Cодержание
Описание
Калий натриевый насос, также известный как Na+/K+-АТФ-аза, является ферментом из группы транспортных аденозинтрифосфатаз, обнаруживаемым в плазматической мембране всех клеток животных. Основная функция этого фермента заключается в активном переносе ионов калия (K+) внутрь клетки, одновременно выбрасывая ионы натрия (Na+) во внешнюю среду. Заметно, что этот фермент не является антипортером, поскольку оба иона переносятся против электрохимического градиента.
Принцип действия
Действие калий натриевого насоса происходит в несколько этапов. Сначала, фермент соединяет три иона натрия (Na+) с внутренней стороны мембраны, что приводит к изменению конформации активного центра АТФ-азы. Затем, фермент способен гидролизировать одну молекулу АТФ, при этом выделяющаяся энергия используется для изменения конформации переносчика. В результате, три иона натрия (Na+) и ион фосфата (PO43-) оказываются на внешней стороне мембраны, где ионы натрия отщепляются и два иона калия (K+) присоединяются. Далее, фермент возвращается к исходной конформации, а фосфат-ион и ионы калия (K+) оказываются на внутренней стороне мембраны. Там ионы калия (K+) отщепляются, и переносчик готов к новому циклу работы.
Функции
Результатом работы калий натриевого насоса является создание высокой концентрации ионов натрия (Na+) во внеклеточной среде и высокой концентрации ионов калия (K+) внутри клетки. Эта разность концентраций играет важную роль в проведении нервных импульсов в клетках.
См. также
История
Открытие калий натриевого насоса было совершено Йенсом Скоу в 1957 году. Он выделил этот фермент из периферических нервов, используя специфически связывающийся с АТФазой гликозид уабаин. За это открытие, Йенс Скоу был удостоен Нобелевской премии по химии в 1997 году.
Значение исследований
Исследователи из датского университета Аархус и японских коллег смогли расшифровать структуру калий натриевого насоса с высоким разрешением, что помогло понять, как белок различает ионы натрия и калия. Это открытие может пролить новый свет на понимание неврологических болезней и способы их лечения.
Что нам скажет Википедия?
Na+/K+-АТФ-аза (Na+/K+ аденозинтрифосфатаза, натрий-калиевая помпа, натрий-калиевый насос) — фермент из группы транспортных аденозинтрифосфатаз, встречающийся в плазматической мембране всех клеток животных. Na+/K+-АТФ-аза активно переносит ионы К+ внутрь клетки, в то время как ионы Na+ выбрасываются во внешнюю среду. Фермент не является настоящим антипортером, так как оба катиона транспортируются против электрохимического градиента (градиента потенциала). Основная функция — поддержание потенциала покоя и регулирование клеточного объёма.
На первой стадии фермент присоединяет с внутренней стороны мембраны три иона Na+. Эти ионы изменяют конформацию активного центра АТФ-азы. После этого фермент способен гидролизовать одну молекулу АТФ. Выделившаяся после гидролиза энергия расходуется на изменение конформации переносчика, благодаря чему три иона Na+ и ион PO43−(фосфат) оказываются на внешней стороне мембраны. Здесь ионы Na+ отщепляются, и присоединяются два иона К+. После этого фермент возвращается в исходную конформацию, фосфат-ион и ионы К+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы К+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе.
В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов Na+, а внутри клетки — высокая концентрация K+. Эта разность концентраций используется в клетках при проведении нервного импульса.
Na+/K+-АТФаза была открыта Йенсом Скоу в 1957 году. Он выделил этот фермент из периферических нервов с помощью уабаина — специфически связывающегося с АТФазой гликозида. В 1997 году за это открытие он был удостоен Нобелевской премии по химии.
