Natrium-kalium nasosu: Nədir və hüceyrədəki funksiyaları nələrdir?

MəZmun

• Hüceyrə membranında mövcud olan bu quruluş orqanizmin işləməsi üçün vacibdir.
• Natrium-kalium nasosu nədir?
• Quruluşu necədir?
• 1. Alfa alt birləşmələri
• 2. Beta alt birləşmələri
• Natrium-kalium nasosunun işi
• 1. İon nəqliyyat
• 2. Hüceyrə həcmi nəzarəti
• 3. Membran potensialının yaranması
• Fəaliyyət mexanizmi
• Natrium-kalium nasosunun əhəmiyyəti
• Böyrək funksiyası

Hüceyrə membranında mövcud olan bu quruluş orqanizmin işləməsi üçün vacibdir.

Aktiv nəqliyyat həm elektrik, həm də konsentrasiyaya qarşı əks gradiyent molekullarının vurulması üçün lazım olan prosesdir.

Natrium və kalium ionlarını bu şəkildə yerindən çıxarmaq üçün var hüceyrələrdə mövcud olan transmembran bir quruluş olan sodyum-kalium nasosu. Həyat üçün bir neçə əsas funksiyada iştirak edir və fəaliyyət mexanizmi olduqca maraqlıdır. Gəlin görək.

Natrium-kalium nasosu nədir?

Natrium-kalium nasosu bir çox hüceyrə membranında tapıla bilən bir protein quruluşu. Adından da göründüyü kimi, əsas funksiyası sodyum və kalium ionlarını membranın içərisindən keçirməkdir.

Bu proses aktiv nəqliyyat şəklində baş verir, onu konsentrasiya qradiyentinə qarşı edir. Hüceyrənin içərisində natrium (Na +) xaricdən (142 mEq / L) daha az konsentrədir (12 mEq / L)., əksinə kalium (K +) ilə, xaricində (140 mEq / L) ilə müqayisədə daha az konsentrasiyada (4 mEq / L) baş verir.

Bunun üçün nasos ATP hidrolizindən əldə olunan enerjini istifadə edir və bu səbəbdən Na + / K + ATPase tipli bir ferment sayılır. O enerjini sərf edərək hüceyrəyə kalium gətirərkən sodyum xaric etməsinə səbəb olur.

Bu nasos ionları sıxışdırdıqları üçün P-sinif ion nasosları sinfinə aiddir. Bu tip nasoslar ən azı bir transmembran alfa katalitik alt birliyindən, bir ATP molekulunun və kiçik bir beta alt birliyinin bağlana biləcəyi bir yerə sahib bir quruluşdan ibarətdir.

1957-ci ildə bu tapıntı sayəsində Kimya Nobel Mükafatını qazanan bir Danimarkalı kimyaçı və universitet professoru Jens Skou (1918-2018) tərəfindən aşkar edilmişdir.

Quruluşu necədir?

Artıq dediyimiz kimi, sodyum-kalium pompası bir fermentativ funksiyaya sahib bir quruluşdur. Quruluşu alfa (α) tipli iki beta və alt beta (β) tipli alt hissədən ibarətdir. Beləliklə, bu nasos, inteqral zülalların lipid ikiqat qatını, yəni hüceyrə membranını və bəzi orqanoidləri keçdiyi bir tetramerdir (α2β2).

Hər iki alt bölmə də dəyişikliklər göstərir və indiyə qədər alfa alt birliyi (α1, α2 və α3) üçün üç, beta üçün üç izoform (β1, β2 və β3) tapılmışdır. Α1 əksər hüceyrələrin membranlarında olur, α2 izoformu əzələ hüceyrələri, ürək, yağ toxuması və beyin üçün xarakterikdir. Α3 izoformu ürəkdə və beyində tapıla bilər.

Beta alt birimlərinə gəldikdə, onların paylanması bir qədər daha dağınıqdır. Ear1, daxili qulağın vestibulyar hüceyrələrində və sürətli reaksiya verən qlikolitik əzələ hüceyrələrində olmadığı üçün bir çox yerdə tapıla bilər, bu yoxluğu β2 izoformu tutur.

1. Alfa alt birləşmələri

Alfa alt birləşmələri ATP molekulunun və Na + və K + ionlarının birləşmə sahələrini ehtiva edən strukturlardır.. Bu alt bölmələr fermentin katalitik hissəsini təmsil edir, özü də nasos rolunu oynayır.

Struktur olaraq alfa alt bölmələri molekulyar ağırlığı 120 kDa (kilodaltons) olan böyük polipeptidlərdən ibarətdir. Hüceyrədaxili tərəflərində (hüceyrənin daxilində) ATP molekulu və Na + üçün bağlanma yerləri var, K + bağlanma sahəsi isə hüceyrə xaricində (hüceyrənin xaricində) tapılıb.

2. Beta alt birləşmələri

Beta alt bölmələrin nasos funksiyasında birbaşa iştirak etmədiyi görünür, lakin onların olmadığı təqdirdə sodyum-kalium nasosunun əsas funksiyasını yerinə yetirmədiyi görülmüşdür.

Bu alt hissələrin hər birinin molekulyar çəkisi 55 kDa və tək transmembran sahəsinə malik qlikoproteinlərdən ibarətdir. Bu alt hissələrdə tapıla bilən karbohidrat qalıqları hüceyrənin xarici bölgəsinə daxil edilmişdir.

Natrium-kalium nasosunun işi

Hüceyrə dənizə atılan şirin su ilə doldurulmuş bir şar ilə müqayisə edilə bilər. Onun təbəqəsi demək olar ki, keçirtməzdir və daxili mühit xarici mühitdən çox fərqli kimyəvi xüsusiyyətlərə malikdir. Hüceyrə, ətrafdakı mühitlə müqayisədə fərqli maddələrin dəyişkən konsentrasiyalarına, natrium və kaliumla əhəmiyyətli fərqlərə sahibdir.

Bu, hüceyrədaxili mühitin homeostazını qorumaq, bu iki ionun konsentrasiyasını idarə etməkdən ibarət olan sodyum-kalium nasosunun əsas funksiyası ilə əlaqədardır. Bu məqsədə çatmaq üçün əsas prosesləri həyata keçirin:

1. İon nəqliyyat

K + ionlarını təqdim edir və Na + ionlarını xaric edir. Təbii meyl, yəni nasosun mənası olmadan sodyum daxil olur və potasyum yarpaqlarıdır, çünki onlar hüceyrənin içərisində daha az cəmlənmişdir.

Na + hüceyrənin xaricində (142 mEq / L) içəridən (12 mEq / L) daha çox cəmləşmişdir, K + ilə isə əksinə baş verir, xaricində (4 mEq / L) içəridən (140 mEq) daha az konsentrasiya olur. / L)

2. Hüceyrə həcmi nəzarəti

İonlar ayrılıb daxil olduqda hüceyrə həcmi də hüceyrənin içindəki maye miqdarını idarə edərək idarə olunur.

3. Membran potensialının yaranması

Natrium-kalium nasosu membran potensialının yaranmasında iştirak edir. Bunun səbəbi, təqdim etdiyi hər iki kalium ionu üçün üç sodyum ionu xaric edərək, hüceyrə membranı içərisində mənfi yüklü qalır.

Bu, hüceyrənin içi və xaricində yükləmə fərqi yaradır; bu, istirahət potensialı olaraq bilinir.

İonlar müsbət yüklənmişdir, buna görə də onları itələdikləri şəkildə itələmələri mümkün olmamalıdır. Bununla birlikdə, membrandakı ion kanallarının mövcudluğu, seçici olaraq, lazım olduqda elektrokimyəvi qradiyentə qarşı bir axının olmasına imkan verir.

Fəaliyyət mexanizmi

Artıq dediyimiz kimi, sodyum-kalium pompası fermentativ bir funksiyaya malikdir və bu səbəbdən Na + / K + ATPase adlanır. Bu transmembran quruluşunun təsir mexanizmi, fosforil qrupunun ötürüldüyü bir katalitik dövrdən ibarətdir.

Reaksiyanın reallaşması üçün bir ATP molekulunun və hüceyrənin içərisində bir Na + ionunun və hüceyrənin xaricində bir K + ionunun olması lazımdır. Na + ionları, bu ion üçün üç sitosolik birləşmə sahəsinə sahib olan ferment daşıyıcısına bağlanır. Bu vəziyyətə E1 deyilir və çatdıqdan sonra ATP molekuldakı yerlə birləşir, hidroliz edilərək bir fosfat qrupunun aspartat 376 molekuluna köçürülməsi, bu müddətdən asilfosfat alınır. Bu, növbəti vəziyyət olan E2-yə dəyişikliyə səbəb olur. Bundan sonra üç sodyum ionunun atılması və iki kalium ionunun tətbiqi gəlir.

Natrium-kalium nasosunun əhəmiyyəti

İzah etdiklərimizə əsasən sodyum-kalium pompası hüceyrənin içərisinə çox sayda Na + ionu atmasının qarşısını aldığını nəzərə alaraq böyük əhəmiyyət qazanır. Hüceyrə içindəki bu daha çox sodyum miqdarı suyun daha çox girməsi və nəticədə hüceyrənin həcminin artması ilə şərtlənir. Bu tendensiyanı təqib etsəydim və əvvəlki şar halından nümunə götürsəydim, hüceyrə olduğu kimi partlayardı. Pompanın hərəkəti sayəsində hüceyrənin belə dağılmasının qarşısı alınır.

Bundan əlavə, nasos membran potensialının meydana gəlməsinə kömək edir. Atılan hər üç Na + üçün iki K + ionu tətbiq edilərək daxili elektrik yükləri dekompensasiya edilir, hüceyrənin xarakterik membran potensialının istehsalına üstünlük verir. Hərəkət potensialının tərs proseslə, yəni natriumun daxil olması və kaliumun çıxması ilə xarakterizə olunduğu sinir hüceyrələri nəzərə alınarsa, bu əhəmiyyət daha da artır.

Böyrək funksiyası

Natrium-kalium nasoslarının bir başqa maraqlı cəhəti də bunlardır böyrək funksiyasında iştirak edirlər və əslində bunlar olmadan mümkün deyildir. Böyrəklər, hər gün atılması lazım olan maddələri ehtiva edən 180 litr plazmanı filtrləyir, digərləri isə sidik yolu ilə itirilməməsi üçün yenidən sorulmalıdır. Natriumun, suyun və digər maddələrin təkrar emiliyi birbaşa böyrək nefronlarının borulu hissələrində olan sodyum-kalium nasoslarından asılıdır.