Активен транспорт, натриев помпа. Na / K помпа. Натриев \ калий помпа.

Активен транспорт, натриев помпа. Предходния раздел описва пасивна дифузия на йони и следователно получената потенциал мембрана за дадени интра- и извънклетъчните концентрации на йони. Въпреки това, в този метод концентрацията на йони в клетката се стабилизира не автоматично от потенциала на мембрана малко по електроотрицателен от ЕК, и много - в сравнение с ENA (около 60 тУ). Чрез дифузия на вътреклетъчната концентрация на йони, поне натрий и калий, трябва да се изравни с извънклетъчен.

Стабилността на градиента на йони се постига чрез активен транспорт. Мембранни протеини носят йони през мембраната срещу електрически и (или) градиенти на концентрация от това отнема за метаболитна енергия. Най-важният процес на активен транспорт - е дело на Na / K-помпа. Тя съществува в почти всички клетки; помпа помпи натриевите йони от клетките едновременно помпени калиеви йони в клетката. Това осигурява ниска вътреклетъчна концентрация на натриеви йони и високо-калий (виж Таблица 1.1.). Градиент на концентрацията на натриеви йони в мембраната има специфични функции, свързани с предаване на информация под формата на електрически импулси, и поддържане на други активни механизми за транспорт и регулиране на клетката (см. По-долу) обем. Поради това не е изненадващо, че повече от 1/3 от консумираната от клетката енергия се изразходва за Na / K помпа, а в някои от най-активните клетки в своята работа изразходвани до 70% енергия [1, 11].

Фигура 1.6. Схема Na / K-ATPase помпа (потопени в липидния двоен слой на плазмената мембрана). което прави един цикъл от три клетки срещу йонни градиенти капацитета на Na + и концентрацията в клетката и носи две К + йон. По време на този процес, една молекула на АТР се разцепва до ADP и фосфат. В схема АТРаза, показана като димер, състоящ се от големи (функционални) и малки субединици; в мембраната съществува като тетрамер, образувана от две големи и две малки субединици

Na / K-транспорт протеин е АТРаза. На вътрешната повърхност на диафрагмата, то разцепва АТР до ADP и фосфат, (фиг. 1.6). Доставка три натриеви йони от клетката и едновременно двете калиеви йони в клетката с помощта на енергията на една молекула на АТР, т. Е. общо един цикъл отстранява от клетъчната един положителен заряд. Така, Na / K помпа е електрогенен (създава електрически ток през мембраната), което увеличава електроотрицателност на потенциала на мембраната от около 10 тУ. Транспорт протеин изпълнява тази работа при висока скорост, от 150 до 600 натриеви йони в секунда. Аминокиселинната последователност на транспортния протеин е известно, обаче, все още не е ясно механизма на този комплекс обмен на транспорта. Този процес е описан с помощта на протеинови профили трансфер на енергия на натриеви или калиеви йони (фиг. 1.5, -6). Чрез промяна на естеството на тези профили, свързани с постоянни промени конформацията на транспортния протеин (този процес изисква енергия) може да се съди за стехиометрията на обмен: две калиеви йони се обменят на натриев йон три.

Na / K помпа. като изолира Na + / K ATPase зависи мембрана. ingibi ruetsya-специфичен сърдечен гликозид уабаин (strofantinom). От действието на Na / K помпа е химична реакция мулти-стъпка, е, както всички химически реакции, е до голяма степен зависи от температурата, както е показано на фиг. 1.7. Тук, потокът на натриеви йони от мускулни клетки са показани по отношение на времето; Това е практически еквивалентно на потока на натриеви йони медиирана работа Na / K помпа защото пасивен поток на натриеви йони с градиент на концентрация и потенциалът е изключително малка. Ако препаратът се охлажда до около 18 ° С, поток на натриеви йони от клетката 15 ще намали бързо във времето, и веднага след нагряване се възстанови до първоначалното ниво. Такова намаляване на потока на натриеви йони от клетки, няколко пъти по-голямо от това, което ще съответства на температурната зависимост на процеса на дифузия или проста химическа реакция. Подобен ефект се наблюдава, когато доставката на метаболитна енергия е изчерпан в резултат на отравяне с динитрофенол (DNP) (фиг. 1.7, В). Следователно, потокът на натриеви йони от реакцията на клетка е снабдена с летливо - активно помпа. Друга характеристика на помпата заедно със значително температура и енергийна зависимост от нивото на насищане е наличието (както и във всички други химични реакции); това означава, че скоростта на помпата не може да се увеличи безкрайно чрез увеличаване на концентрацията на йони транспортира (фиг. 1.8). За разлика от пасивен поток на дифузионната увеличава вещество пропорционално на разликата в концентрация в съответствие със закона за дифузия (уравнение 1 и 2).

Фиг. 1.7. А, В, активен транспорт Na +. Оста на ординатата на радиоактивния поток 24 Na + от клетката (img.-мин-1). х-ос: времето от началото на експеримента. Една клетка с 18,3c охлажда до 0.5 ° С; поток на Na + клетки, инхибират през този период.
В. Инхибиране на Na + поток от клетки, динитрофенол (DNF) в концентрация от 0-2 ммол / л (за [13] с модификации)

Освен Na / K помпа плазмена мембрана включва поне една помпа калций; Тази помпа засмуква калциеви йони (Са2 +) от клетката и участва в поддържането на вътреклетъчната концентрация на изключително ниска (виж Таблица 1.1.). Калциев присъства помпа с много висока плътност в саркоплазмения ретикулум Coolum-мускулните клетки, които се натрупват калциеви йони, получени от разцепване на АТР молекули.