Pompă sodiu-potasiu

Pompă sodiu-potasiu este o proteină transmembranară care este ferm ancorată în membrana celulară. Cu ajutorul acestei proteine, ionii de sodiu pot fi transportați din celulă și ionii de potasiu în celulă.

Ce este pompa sodiu-potasiu?

Pompa sodiu-potasiu este o pompă care se află în membrana celulară. Transportând ioni de sodiu și potasiu, asigură menținerea așa-numitului potențial al membranei de repaus.

În fiecare ciclu de pompare schimbă trei ioni de sodiu (ioni Na +) pentru doi ioni de potasiu (ioni K +). Aceasta creează un potențial negativ în spațiul intracelular. Când transportați acești ioni, pompa sodiu-potasiu consumă energie sub formă de adenozină trifosfat (ATP).

Funcție, efect și sarcini

Pompa sodiu-potasiu acționează în primul rând ca o proteină purtătoare. Are trei situri de legare pentru ionii de sodiu și două situri de legare pentru ionii de potasiu. Există, de asemenea, un site obligatoriu pentru ATP. Folosind ATP, pompa cu ioni poate transporta trei ioni de sodiu din plasma celulei în spațiul extracelular. În schimb, contrabandă doi ioni de potasiu din citoplasmă în celulă. Acest proces are loc în mai multe etape.

Inițial, proteina purtătoare este deschisă citoplasmei. Trei ioni de sodiu intră în proteină prin deschidere și se leagă la situsurile de legare specifice. Pe interiorul membranei proteice, o moleculă de ATP se instalează de asemenea pe locul de legare desemnat. Această moleculă este apoi împărțită cu eliberarea de apă. Grupa fosfat rezultată este legată pentru un timp scurt de un aminoacid al pompei sodiu-potasiu. Energia este eliberată atunci când molecula ATP se descompune. Aceasta modifică aranjamentul spațial al pompei de sodiu-potasiu, iar proteina purtătoare se deschide în direcția spațiului extracelular.

Cei trei ioni de sodiu se desprind apoi de punctele lor de legare și intră astfel în mediul extern. Doi ioni de potasiu intră acum în proteină prin golul deschis. Acestea se atașează și la site-urile de legare. Grupul fosfat legat este acum împărțit.Acest lucru schimbă conformația pompei sodiu-potasiu la starea inițială. Ionii de potasiu se dizolvă acum și curg în interiorul celulei. Prin acest proces, pompa de sodiu-potasiu menține ceea ce este cunoscut sub numele de potențial de membrană de repaus.

Educație, evenimente și proprietăți

Potențialul membranei în repaus descrie potențialul membranei celulelor potențial excitabile în stare de repaus. Potențialele membranare se găsesc în special în celulele nervoase sau celulele musculare. În funcție de tipul de celulă, potențialul membranei de repaus este cuprins între -100 și -50 mV. Pentru majoritatea celulelor nervoase este de -70 mV. Interiorul celulei este încărcat negativ în comparație cu exteriorul celulei.

Potențialul de repaus al unei celule este o condiție prealabilă pentru conducerea excitației în nervi și pentru controlul contracției musculare. Pompa sodiu-potasiu poate fi inhibată de diverse substanțe. De exemplu, glicozidele cardiace inhibă proteina purtătoare. Glicozidele cardiace sunt prescrise pentru insuficiență cardiacă cronică și fibrilație atrială. Prin inhibarea pompei, mai mult sodiu rămâne în celule. Converg concentrația intracelulară de sodiu și concentrația extracelulară de sodiu.

Prin inhibarea schimbătorului de sodiu-calciu, rămâne mai mult calciu în celulă. Aceasta crește contractilitatea inimii. Inhibarea pompei sodiu-potasiu poate duce și la hiperkalemie. În schimb, pompa sodiu-potasiu poate fi stimulată și farmacologic. Acest lucru se realizează, de exemplu, prin administrarea de insulină sau adrenalină. Stimularea pompei poate duce la hipokaliemie.

Boli și tulburări

O boală foarte rară care se bazează pe un defect în pompa sodiu-potasiu este debutul acut al sindromului parkinsonism-distonie. Este o boală care este moștenită ca trăsătură dominantă autosomală. De obicei, începe în copilărie sau adolescență.

Distonie cu tremur, convulsii și mișcări involuntare apare în câteva ore. După un timp scurt, există o lipsă severă de exerciții fizice până la imobilitate și incluziune. Nu se cunoaște încă o terapie eficientă pentru boală.

Unele studii efectuate pe animale sugerează că defectele pompei de sodiu-potasiu pot fi o posibilă cauză a epilepsiei. În timp ce căutau defecte genetice care ar putea provoca epilepsie, cercetătorii au întâlnit o mutație a genei ATP1a3. Aceasta este responsabilă pentru funcționarea pompei sodiu-potasiu. În limba germană, epilepsia este cunoscută și sub numele de convulsii sau epilepsie. În funcție de regiunea creierului descărcat în timpul convulsiei, există simptome diferite.

De exemplu, pot apărea strângeri sau tensiuni ale mușchilor, cei afectați se pot exprima tare în atacuri sau percep fulgere, dungi sau umbre. De asemenea, pot apărea tulburări de miros neplăcute sau tulburări de percepție acustică. Așa-numitul statut epileptic, în special, poate pune viața în pericol. Acestea sunt convulsii tonico-clonice generalizate care pot dura oriunde între 5 și 30 de minute.

Un defect al pompei de sodiu-potasiu ar putea fi, de asemenea, un posibil declanșator pentru migrene. Cercetătorii au descoperit modificări genetice ale cromozomului 1 la migreni. Această genă duce la un defect al pompei de sodiu-potasiu din membranele celulelor. Rezultatul este celulele umflate și rotunjite. Se presupune că aceasta poate cauza durerea caracteristică a migrenelor. Migrena este o boală neurologică care afectează aproximativ 10% din populație. Femeile sunt afectate semnificativ mai des decât bărbații. Tabloul clinic al migrenelor este foarte variabil.

În mod obișnuit, se pot confrunta, dureri de cap pulsante și unilaterale. Acestea reapar periodic. În plus, pot apărea simptome precum greață, vărsături, sensibilitate la zgomot sau sensibilitate la lumină. Unii pacienți raportează tulburări vizuale sau senzoriale în percepție înainte de atacul propriu-zis al migrenei. Se vorbește aici despre o aură de migrenă. Migrena este un diagnostic de excludere și nu poate fi vindecată în prezent.