sodík-draslík pumpa je transmembránový proteín, ktorý je pevne zakotvený v bunková membrána. Pomocou tohto proteínu sodík ióny môžu byť transportované z bunky a draslík ióny do bunky.
Čo je to sodíkovo-draselné čerpadlo?
sodík-draslík čerpadlo je čerpadlo umiestnené v bunková membrána. Transportom iónov sodíka a draslíka udržuje takzvaný pokojový membránový potenciál. V každom cykle pumpy vymieňa tri sodné ióny (Na + ióny) za dva draselné ióny (K + ióny). Týmto spôsobom poskytuje negatívny potenciál v intracelulárnom priestore. Pri preprave týchto iónov sodíkovo-draselné čerpadlo spotrebováva energiu vo forme adenozín trifosfát (ATP).
Funkcia, činnosť a roly
Sodno-draselné čerpadlo funguje predovšetkým ako nosný proteín. Má tri väzbové miesta pre ióny sodíka a dve väzbové miesta pre ióny draslíka. Podobne existuje aj jedno väzobné miesto pre ATP. Iónová pumpa, ktorá spotrebúva ATP, dokáže transportovať tri ióny sodíka z cytoplazmy do extracelulárneho priestoru. Na oplátku transportuje dva ióny draslíka z cytoplazmy do bunky. Tento proces prebieha v niekoľkých krokoch. Najskôr je nosičový proteín otvorený do cytoplazmy. Tri sodíkové ióny vstupujú do proteínu cez otvor a viažu sa na špecifické väzobné miesta. Na vnútornej strane proteínovej membrány sa molekula ATP tiež pripojí k určenému väzobnému miestu. Táto molekula sa potom štiepi uvoľňovaním voda. Výsledok fosfát skupina je na krátky čas viazaná aminokyselinou sodno-draselnej pumpy. Energia sa uvoľňuje počas štiepenia molekuly ATP. To mení priestorové usporiadanie sodno-draselnej pumpy a nosičový proteín sa otvára smerom do extracelulárneho priestoru. Tri sodné ióny sa potom oddelia od svojich väzobných miest a vstupujú do vonkajšieho média. Cez otvorenú medzeru teraz vstupujú do proteínu dva ióny draslíka. Taktiež sa pripájajú k väzbovým miestam. Zviazaný fosfát skupina je teraz odštiepená. Toto zmení konformáciu sodno-draselného čerpadla späť do pôvodného stavu. Teraz sa draselné ióny oddeľujú a prúdia do vnútra bunky. Týmto procesom si sodno-draselné čerpadlo udržuje takzvaný pokojový membránový potenciál.
Vznik, výskyt a vlastnosti
Pokojový membránový potenciál označuje membránový potenciál potenciálne excitovateľných buniek v pokoji. Membránové potenciály sa nachádzajú najmä v nervových bunkách alebo vo svalových bunkách. V závislosti od typu bunky sa pokojový membránový potenciál pohybuje od -100 do -50 mV. Vo väčšine nervových buniek je to -70 mV. Interiér bunky je teda v porovnaní s exteriérom bunky negatívne nabitý. Pokojový potenciál bunky je predpokladom pre budiace vedenie nervy a na kontrolu svalovej kontrakcie. Sodno-draselné čerpadlo môže byť inhibované rôznymi látkami. Napríklad, srdcové glykozidy inhibujú nosný proteín. Srdcové glykozidy sú predpísané pre chronické srdce zlyhanie a fibrilácia predsiení. Inhibíciou pumpy zostáva v bunkách viac sodíka. Intracelulárny sodík koncentrácie a koncentrácia extracelulárneho sodíka sa zbieha. Inhibícia sodíkavápnik výmenník spôsobuje, že v bunke zostáva viac vápnika. To zvyšuje kontraktilitu srdce. Môže však tiež prebiehať inhibícia sodno-draselného čerpadla viesť na hyperkaliémia. Naopak, farmakologicky možno stimulovať aj sodno-draselné čerpadlo. To sa deje napríklad podávaním inzulín alebo epinefrín. Stimulácia čerpadla môže viesť na hypokaliémie.
Choroby a poruchy
Veľmi zriedkavou poruchou, ktorá je základom poruchy sodíkovo-draselnej pumpy, je syndróm akútneho nástupu parkinsonizmu-dystónie. Je to porucha, ktorá sa dedí autozomálne dominantným spôsobom. Zvyčajne sa to začína v detstva alebo dospievanie. V priebehu niekoľkých hodín sa objaví dystónia s trasením, kŕčmi a mimovoľnými pohybmi. Po krátkom čase nasleduje vysoký stupeň pohybu a dokonca nehybnosť. Efektívne terapie pre túto chorobu zatiaľ nie je známe. Niektoré štúdie na zvieratách naznačujú, že poruchy sodíko-draselnej pumpy môžu byť možnou príčinou epilepsie. Pri hľadaní gen vady, ktoré by mohli spôsobiť epilepsie, vedci narazili na mutáciu v ATP1a3 gen.Toto je zodpovedné za funkciu sodíkovo-draselného čerpadla. epilepsie je v nemčine tiež známy ako Krampfleiden alebo Fallsucht. V závislosti od regiónu mozog že sa pri záchvate vylučuje, vyskytujú sa rôzne príznaky. Napríklad, zášklby alebo môže dôjsť k napätiu svalov, postihnutá osoba môže vydávať hlasné zvuky podobné záchvatom alebo môže vnímať záblesky, pruhy alebo tiene. Nepríjemné vôňa môžu sa vyskytnúť aj nesprávne vnímanie alebo poruchy akustického vnímania. Najmä takzvaný status epilepticus môže byť životu nebezpečný. Tieto sú zovšeobecnené tonikum-klonické záchvaty, ktoré môžu trvať 5 až 30 minút. Možným spúšťačom môže byť aj porucha pumpy sodíka a draslíka migréna. Vedci zistili gen zmeny na chromozóme 1 v migréna pacientov. Tento gén vedie k poruche sodno-draselnej pumpy v membránach buniek. Vďaka tomu sa vyvinú roztiahnuté a zaoblené bunky. Predpokladá sa, že to spôsobuje charakteristiku bolesť of migréna. Migréna je neurologické ochorenie postihujúce asi 10% populácie. Ženy sú postihnuté výrazne častejšie ako muži. Klinický obraz migrény je veľmi variabilný. Spravidla ide o útok podobný, pulzujúci a hemiplegický bolesti hlavy. Tieto sa pravidelne opakujú. Okrem toho príznaky ako napr nevoľnosť, zvracanie, môže sa vyskytnúť aj citlivosť na zvuk alebo svetlo. Niektorí pacienti hlásia vizuálne alebo senzorické poruchy vnímania skôr, ako nastanú záchvat migrény. Toto sa tiež nazýva aura migrény. Migréna je diagnóza vylúčenia a v súčasnosti nemá žiadny liek.
