• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Pompa sodowo-potasowa

    Przeczytaj także...
    Jednostka masy atomowej, dalton, zwyczajowo atomowa jednostka masy, potocznie unit; symbol u (od ang. unit, jednostka) lub Da – będąca jednostką masy stała fizyczna w przybliżeniu równa masie atomu wodoru, ale ze względów praktycznych zdefiniowana jako 1/12 masy atomu węgla C.Pobudliwość - zdolność do reakcji na bodźce, które są najczęściej związane z warunkami środowiska zewnętrznego. Określenie bodziec nie jest jednoznaczne. Znaczenie pojęcia jest np. inne w fizjologii niż w psychologii lub w behawioryzmie. Warunkiem pobudliwości jest istnienie potencjału spoczynkowego błony komórkowej neuronu. W chwili pobudzenia powstaje potencjał czynnościowy. Zwykle pobudzenie neuronu następuje po przekroczeniu przez bodziec odpowiedniego progu, np. progu słyszalności lub progu wyczuwalności węchowej, może jednak nastąpić również pod wpływem bodźca podprogowego.
    Potencjał błonowy - to różnica potencjałów elektrycznych czyli napięcie elektryczne między wnętrzem i zewnętrzem przestrzeni oddzielonej błoną lipidową. Potencjał błonowy jest istotny dla przebiegu transbłonowych procesów metabolicznych. Kiedy zanika, to zanika też wrażliwość żywego układu i najczęściej jest to tożsame ze śmiercią. Napięcie jest wytwarzane katabolicznie pompą sodowo-potasową, anabolicznie foto- lub chemosyntetycznym transportem elektronów oraz innymi mniej typowymi procesami. Potencjał błonowy może się cyklicznie zmieniać lub być niemal stały. Na poziomie cząsteczkowym jest to proces dynamiczny i jako proces zmniejszający entropię entrenergoujemny, do jego wytworzenia konieczna jest energia.
    Schemat budowy
    Schemat działania. Kółka fioletowe – jony Na, kółka niebieskie – jony K
    Schemat działania

    Pompa sodowo-potasowa (ATP-aza Na/K; EC 3.6.3.9) – enzym białkowy uczestniczący w aktywnym transporcie kationów sodu (Na) i potasu (K). Ma on podstawowe znaczenie dla komórek zwierzęcych, utrzymując potencjał błonowy i objętość komórki. Za badania nad tą cząsteczką Jens C. Skou otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1997 roku.

    Defosforylacja jest procesem odwrotnym do fosforylacji, polegającym na odszczepieniu reszty fosforanowej od cząsteczki białka (a w ogólności każdego innego związku organicznego). Enzymami odpowiedzialnymi za ten proces są fosfatazy alkaliczne i kwasowe.Błona komórkowa, plazmolema, plazmolemma (cytolemma, plasmolemma) – półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego. Jest ona złożona z dwóch warstw fosfolipidów oraz białek, z których niektóre są luźno związane z powierzchnią błony (białka peryferyjne), a inne przebijają błonę lub są w niej mocno osadzone białkowym lub niebiałkowym motywem (białka błonowe).

    Pompa sodowo-potasowa składa się z dwóch rodzajów podjednostek: α (112 kDa) i β (35 kDa) tworzących w błonie komórkowej tak zwany heterotetramer 2α2β. Miejsce wiązania ATP znajduje się na podjednostce α. Na tej podjednostce, na powierzchni skierowanej do środowiska zewnątrzkomórkowego, znajdują się również miejsca wiązania dla steroidów kardiotonicznych (np. digitoksygeniny), które hamują aktywność pompy przez blokowanie defosforylacji.

    Hydroliza – reakcja podwójnej wymiany (często odwracalna), która przebiega między wodą i rozpuszczoną w niej substancją. W jej wyniku powstają nowe związki chemiczne. Jest szczególnym przypadkiem liolizy (solwolizy). Często przebiega w obecności katalizatorów (kwasów lub zasad). Hydrolizę wykorzystuje się w przemyśle chemicznym (np. hydroliza wielocukrów na cukry proste lub hydroliza chlorobenzenu do fenolu).Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii – laureaci nagrody przyznawanej corocznie osobom (1–3 rocznie), które dokonały odkrycia naukowego lub wynalazku w dziedzinie chemii (jednej z pięciu różnych dziedzin), wyświadczając tym największe dobrodziejstwo ludzkości; kryterium oceny osiągnięć kandydatów do Nagrody Nobla sformułował Alfred Nobel (1833–1896) w swoim testamencie. Fundusz nagród pochodzi z odsetek od majątku fundatora, którym zarządza Fundacja Nobla. Decyzje w sprawach wyróżnień podejmuje Królewska Szwedzka Akademia Nauk, zgodnie ze ściśle opisaną procedurą. Ceremonie wręczania nagród odbywają się od roku 1901, 10 grudnia kolejnych lat, co jest uhonorowaniem rocznicy śmierci fundatora (10 grudnia 1896).

    Siłą napędową tego enzymu, potrzebną do pompowania jonów sodu i potasu, jest hydroliza ATP. ATP-aza Na/K jest fosforylowana przez ATP w obecności jonów sodu i magnezu. Do podjednostki α, która jest związana z ATP, wiązane są trzy jony sodu. Następnie ATP ulega hydrolizie, a zmiana konformacji białka pozwala na przetransportowanie jonów sodu na zewnątrz komórki, gdzie zostają uwolnione z kompleksu. Zachodzi tu związanie dwóch jonów potasu oraz defosforylacja, wywołująca ponowną zmianę konformacji pozwalającą na przeniesienie jonów potasu do wnętrza komórki. Tu uwolnienie jonów następuje po przyłączeniu cząsteczki ATP.

    Glukoza (dokładniej: D-glukoza) – organiczny związek chemiczny, monosacharyd (cukier prosty) z grupy aldoheksoz. Jest białym, drobnokrystalicznym ciałem stałym, z roztworów wodnych łatwo krystalizuje jako monohydrat. Jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie (nie zmienia pH roztworu). Ma słodki smak, nieco mniej intensywny od sacharozy.Receptor acetylocholinowy (AChR) – rodzaj receptora jonotropowego znajdującego się w błonie komórkowej . Zadaniem receptora jest przepuszczanie jonów sodu (Na) i potasu (K), zatem stanowi on rodzaj kanału jonowego.

    Fosforylacja zależna od Na i defosforylacja zależna od K są krytycznymi reakcjami enzymu. Cykl enzymatyczny trwa 10 ms. Tak więc pojedyncza pompa, pracując przy maksymalnej prędkości 100 obrotów na sekundę, transportuje w ciągu sekundy 300 jonów Na i 200 jonów K. Gradient sodowo-potasowy wytwarzany dzięki enzymatycznej aktywności ATP-azy Na/K:

    Numer EC – numer przypisany każdemu enzymowi według zasad klasyfikacji opracowanej w 1984 roku przez Komitet Nazewnictwa (ang. Nomenclature Committee) Międzynarodowej Unii Biochemii i Biologii Molekularnej (ang. International Union of Biochemistry). Numery EC Enzyme Commission (Komisja Enzymatyczna) lub Enzyme Catalogue dzielą wszystkie enzymy na sześć głównych grup ze względu na typ katalizowanej reakcji. Komisja Enzymatyczna przypisała każdemu enzymowi zarekomendowaną nazwę i czteroczęściowy rozróżnialny numer o strukturze XX.XX.XX.XXAdenozyno-5′-trifosforan (adenozynotrójfosforan, ATP) – organiczny związek chemiczny, nukleotyd adeninowy zbudowany z grupy trójfosforanowej przyłączonej w pozycji 5′ cząsteczki adenozyny, tworząc bezwodnik kwasu fosforowego. Odgrywa on ważną rolę w biologii komórki jako wielofunkcyjny koenzym i molekularna jednostka w wewnątrzkomórkowym transporcie energii. Stanowi nośnik energii chemicznej, używanej w metabolizmie komórki. Powstaje jako magazyn energii w procesach fotosyntezy i oddychania komórkowego. Zużywają go liczne enzymy, a zgromadzona w nim energia służy do przeprowadzania różnorodnych procesów, jak biosyntezy, ruchu i podziału komórki. Tworzy się z adenozyno-5′-difosforanu, a przekazując swą energię dalej, powraca do formy ADP lub adenozyno-5′-monofosforanu (AMP). Cykl ten zachodzi bezustannie w organizmach żywych. Człowiek każdego dnia przekształca ilość ATP porównywalną z masą swego ciała.
  • kontroluje objętość komórki
  • jest niezbędny dla pobudzenia nerwów i mięśni
  • jest siłą napędową transportu aktywnego cukrów oraz aminokwasów.
  • Działanie pompy wymaga:

  • stałego dopływu glukozy i tlenu
  • ciągłej syntezy ATP
  • zachowania temperatury około 37 °C
  • odprowadzania CO2
  • odpowiedniego stężenia jonów Mg
  • odpowiedniego stężenia jonów Na i K
  • Zatrzymanie pompy prowadzi do:

  • zmian składu płynu wewnątrzkomórkowego
  • zmian składu płynu zewnątrzkomórkowego, w którym stężenie jonów Na zmniejsza się i zwiększa stężenie jonów K
  • utraty przez komórki specyficznych właściwości
  • braku reakcji komórek na bodźce i do ich niepobudliwości.
  • Zobacz też[]

  • receptor acetylocholinowy
  • Przypisy

    1. Numer EC 3.6.3.9 w bazie Enzyme nomenclature database
    2. Lubert Stryer: Biochemia. Wyd. 1. Warszawa: PWN, 1986, s. 870-876. ISBN 83-01-00140-2.
    Dwutlenek węgla (nazwa systematyczna: ditlenek węgla; nazwa Stocka: tlenek węgla(IV)), CO2 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym węgiel występuje na IV stopniu utlenienia.Tetramery - oligomery, cząsteczki składające się z czterech merów, które mogą być jednakowe - homotetramery lub różnić się - heterotetramery. Pojęcia "homotetramery" i "heterotetramery" stosuje się wyłącznie w biochemii.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Enzymy – wielkocząsteczkowe, w większości białkowe, katalizatory przyspieszające specyficzne reakcje chemiczne poprzez obniżenie ich energii aktywacji.
    Fosforylacja – reakcja przyłączenia reszty fosforanowej do nukleofilowego atomu dowolnego związku chemicznego. Zazwyczaj fosforylowane są grupy hydroksylowe (estryfikacja alkoholi) lub aminowe (tworzenie amidów). Przeciwieństwem fosforylacji jest defosforylacja.
    Jens Christian Skou (ur. 8 października 1918 w Lemvig) - duński chemik. Laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1997 roku za odkrycie enzymu pompy sodowo-potasowej (Na+, K+ ATP-azy).
    Steroidy (sterydy) − organiczne związki chemiczne, lipidy, których wspólną cechą jest występowanie w ich cząsteczkach szkieletu węglowego w formie czterech sprzężonych pierścieni, czyli steranu (cyklopentanoperhydrofenantrenu).
    Kation − jon o ładunku dodatnim (+). Indywiduum chemiczne występujące zawsze w obecności jonu o ładunku przeciwnym (anionu) w przypadku medium elektrycznie obojętnego (zasada zachowania ładunku). Kationy mogą być zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Podczas elektrolizy stopionych soli jak i roztworów wodnych z rozpuszczoną substancją jonową, kationy podążają do elektrody ujemnej (o dodatnim potencjale) zwanej katodą.
    Transport aktywny – rodzaj przenikania związków chemicznych przez błony komórkowe, który zachodzi z udziałem pewnych mechanizmów transportujących lub substancji przenośnikowych, ze środowiska o mniejszym stężeniu do środowiska o stężeniu większym, czyli wbrew gradientowi elektrochemicznemu. Taki transport wymaga dostarczenia energii chemicznej lub zmniejszenia entalpii swobodnej układu. Ich źródłami są odpowiednio:
    Konformacja – układ przestrzenny atomów w cząsteczce chemicznej mogący ulegać zmianom poprzez obrót wokół pojedynczych wiązań chemicznych, tj. bez ich zrywania.

    Reklama