Struktur, Fungsi, Fungsi, Mekanisme, Pentingnya Sodium Kalium

Itu Bom Sodium Kalium Ini adalah struktur protein yang termasuk dalam serangkaian molekul yang lebih luas yang ada di banyak membran sel, dan yang bertanggung jawab untuk transportasi aktif ion atau molekul kecil lainnya terhadap gradien konsentrasinya. Mereka menggunakan energi yang dilepaskan oleh hidrolisis ATP dan itulah sebabnya mereka secara umum disebut Atasas.

Pompa natrium kalium adalah ATPAY Na+/K+karena melepaskan energi yang terkandung dalam molekul ATP untuk memindahkan natrium di dalam sel, memperkenalkan, pada saat yang sama, kalium.

Skema Bom Sodium Kalium. Eksterior dan interior sel. (Sumber: Miguelferig, via Wikimedia Commons)

Di dalam sel natrium kurang terkonsentrasi (12 mEq/L) daripada di luar (142 mEq/L), sedangkan kalium lebih terkonsentrasi di luar (4 mEq/L) daripada di dalam (140 meq/L).

Bom Atasas diklasifikasikan menjadi tiga kelompok besar:

• Pompa ionik tipe f dan v: Mereka adalah struktur yang cukup kompleks, mereka dapat terdiri dari 3 jenis subunit transmarket yang berbeda dan hingga 5 polipeptida terkait dalam sitosol. Mereka berfungsi sebagai transporter proton.
• ABC Superfamily (Bahasa Inggris KETp-BInding CAssette = Kaset Union ATP): Diintegrasikan oleh lebih dari 100 protein yang dapat berfungsi sebagai konveyor ion, monosakarida, polisakarida, polipeptida dan bahkan protein lainnya.
  
• Pompa ionik kelas P: dibentuk oleh setidaknya satu subunit katalitik alfa transmembraal yang memiliki situs serikat untuk ATP dan subunit β minor. Selama proses transportasi, subunit α adalah fosforila dan karenanya namanya "P".

Bom Kalium Sodium (Na+/K+Atpasa) termasuk dalam kelompok pompa ionik kelas P dan ditemukan pada tahun 1957 oleh Jens Skou, seorang peneliti Denmark, ketika ia mempelajari mekanisme aksi anestesi di saraf kepiting (Carcinus Maenas); Pekerjaan yang Hadiah Nobel dalam Kimia dianugerahi pada tahun 1997.

Bom Sodium Kalium. Nakpompe2.JPG: phi-gastrein saat dingin.Pekerjaan Wikipediaderivatif: Sonia/CC BYS-S (http: // CreativeCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/)

[TOC]

Struktur pompa natrium kalium

Pompa natrium kalium adalah enzim yang dari sudut pandang struktur kuaternernya dibentuk oleh 2 subunit protein alfa (α) dan dua tipe beta (β).

Oleh karena itu, ini adalah tetramer tipe α2β2, yang subunitnya adalah protein membran komprehensif, yaitu, melintasi bilayer lipid dan memiliki domain sitosolik intra dan ekstra.

Subunit alfa dan beta dari pompa kalium. Rob Cowie/CC BY-SA (http: // CreationCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/)

Subunitas Alpha

Subunit α adalah yang berisi situs serikat untuk ATP dan untuk ion Na+ dan K+ dan mewakili komponen katalitik enzim dan yang mengerahkan fungsi bom itu sendiri.

Subunit α adalah polipeptida ukuran besar, dengan berat molekul 120 kDa, 10 segmen transmembranal dan dengan ujung N-dan-C yang terletak di sisi sitosolik.

Mereka memiliki situs penyatuan sisi intraseluler untuk ATP dan untuk Na+, serta residu aspartat di posisi 376 yang mewakili situs yang diderita oleh proses fosforilasi selama aktivasi pompa.

Situs pengikatan untuk K+ tampaknya berada di sisi ekstraseluler.

Subunit beta

Subunit β tampaknya tidak memiliki partisipasi langsung dalam fungsi pemompaan, tetapi dengan tidak adanya fungsi tersebut tidak terjadi.

Subunit β memiliki berat molekul masing -masing sekitar 55 kDa dan berupa glikoprotein dengan domain transmarket tunggal yang limbah glukidnya dimasukkan di daerah ekstraseluler.

Dapat melayani Anda: lembar basal: karakteristik, histologi dan fungsi

Mereka tampaknya diperlukan dalam retikulum endoplasma, di mana mereka akan berkontribusi pada lipatan subunit α yang tepat, dan kemudian, pada tingkat membran, untuk menstabilkan kompleks.

Kedua jenis subunit heterogen dan telah dijelaskan sejauh ini α1, α2 dan α3 isoform untuk UNA, dan β1, β2 dan β3 untuk yang lain. Α1 ditemukan di membran sebagian besar sel, sedangkan α2 hadir pada otot, jantung, jaringan adiposa dan otak dan α3 di jantung dan otak.

Isoform β1 adalah distribusi yang paling difus, meskipun tidak ada di beberapa jaringan seperti sel vestibular dari telinga internal dan sel otot glikolitik respon cepat. Yang terakhir hanya berisi β2.

Struktur subunit yang berbeda yang membentuk pompa Na+/K+ di jaringan yang berbeda dapat mematuhi spesialisasi jenis fungsional yang belum dijelaskan.

Fungsi pompa kalium

Untuk setiap saat dipertimbangkan, membran plasma merupakan batas pemisahan antara kompartemen yang sesuai dengan bagian dalam sel dan yang mewakili cairan ekstraseluler di mana ia direndam.

Kedua kompartemen memiliki komposisi yang dapat berbeda secara kualitatif, karena di dalam sel ada zat yang tidak keluar dari mereka dan cairan ekstraseluler mengandung zat yang tidak ada secara intraseluler.

Zat yang ada di kedua kompartemen dapat ditemukan dalam konsentrasi yang berbeda, dan perbedaan tersebut dapat memiliki signifikansi fisiologis. Begitulah kasus banyak ion.

Pemeliharaan homeostasis

Pompa Na+/K+ memenuhi fungsi mendasar dalam pemeliharaan homeostasis intraseluler dengan mengendalikan konsentrasi ion natrium dan kalium. Pemeliharaan homeostasis ini mencapainya berkat:

• Transportasi ion: Memperkenalkan ion natrium dan mengeluarkan ion kalium, proses yang melaluinya juga mempromosikan pergerakan molekul lain melalui transporter lain yang bergantung pada muatan listrik atau konsentrasi internal ion -ion ini.
• Kontrol Volume Sel: Pendahuluan atau output ion juga menyiratkan pergerakan air dentre sel, sehingga pompa berpartisipasi dalam kontrol volume sel.
• Generasi potensial membran: Pengusiran 3 ion natrium untuk setiap 2 ion kalium yang diperkenalkan menyebabkan membran. Perbedaan ini dikenal sebagai potensi istirahat.

Na+ memiliki konsentrasi ekstraseluler sekitar 142 mEq/L, sedangkan konsentrasi intraselulernya hanya 12 mEq/L; K+, di sisi lain, lebih terkonsentrasi di dalam sel (140 mEq/L) daripada di luarnya (4 mEq/L).

Meskipun muatan listrik dari ion -ion ini tidak memungkinkan bagian mereka melalui membran, ada saluran ionik yang memungkinkannya (secara selektif), yang mendukung gerakan jika kekuatan yang biasanya memindahkan ion -ion ini juga ada.

Dapat melayani Anda: reseptor membran: fungsi, jenis, cara kerjanya

Sekarang, perbedaan konsentrasi ini sangat penting dalam Konservasi homeostasis organisme dan harus dipertahankan dalam semacam keseimbangan yang akan hilang.

Penyebaran dan Sodium Kalium (Sumber: Bruceblaus. Saat menggunakan gambar ini dalam sumber eksternal, dapat dikutip sebagai: Blausen.Com Staff (2014). "Galeri Medis Blausen Medical 2014". Wikijournal of Medicine 1 (2). Doi: 10.15347/WJM/2014.010. ISSN 2002-4436.Derivatif oleh Mikael Häggström/cc oleh (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0) Via Wikimedia Commons)

• Perbedaan konsentrasi untuk Na+ antara interior dan di luar sel menciptakan gradien kimia yang mendorong natrium ke dalam dan membuat ion ini terus -menerus memasuki dan mencari untuk menghilangkan perbedaan itu, yaitu, untuk mencocokkan konsentrasi di kedua sisi kedua sisi.
• Gradien kalium dipertahankan dalam arah yang berlawanan, yaitu, dari dalam ke luar, memungkinkan output konstan ion dan reduksi internalnya dan peningkatan eksternal.

Fungsi pompa Na+/K+ memungkinkan ekstraksi natrium yang telah dimasukkan oleh difusi melalui saluran atau oleh rute transportasi lainnya dan reintroduksi kalium yang telah disebarluaskan ke luar, memungkinkan konservasi konsentrasi intra dan ekstraseluler dari ion -ion ini.

Mekanisme (proses)

Mekanisme aksi ATPase Na+/K+ terdiri dari siklus katalitik yang menyiratkan reaksi transfer dari kelompok fosforil (PI) dan perubahan konformasi enzim yang beralih dari keadaan E1 ke keadaan E2 dan sebaliknya versa.

Operasi membutuhkan keberadaan ATP dan Na+ di dalam sel dan K+ dalam cairan ekstraseluler.

Persatuan ion natrium ke transporter

Siklus dimulai dalam keadaan konformasi E1 enzim, di mana ada 3 situs sitosolik Na+ Union dan afinitas tinggi (km 0,6 mM) yang sepenuhnya ditempati karena konsentrasi intra ion (12 mM) memungkinkannya.

Hidrolisis ATP

Dalam keadaan ini (E1) dan dengan Na+ ditetapkan ke situs serikatnya, ATP ditetapkan ke situsnya di sektor sitosolik molekul, gugus fosfat ke 376 aspartat ditransfer dan ditransfer, membentuk asilfosfat berenergi tinggi yang menginduksi beraneka ragam perubahan konformasi ke status e2.

Pengusiran 3 ion natrium dan pengenalan 2 ion kalium

Perubahan konformasi ke negara E2 menyiratkan bahwa situs Na+ Union lewat ke luar negeri, afinitas mereka terhadap ion berkurang banyak dan dilepaskan dalam cairan ekstraseluler, sementara, pada saat yang sama, afinitas situs serikat terhadap peningkatan K+ meningkat Dan ion -ion ini mengikat pompa.

Selama keadaan E2, ion Na+ dilepaskan di sisi lain membran. Pada gilirannya, keadaan baru pompa ini menghasilkan afinitas untuk persatuan ion k+

Pembalikan dari E2 ke E1

Setelah Na+ dilepaskan dan K+ disatukan, hidrolisis aspartyle fosfat diproduksi dan perubahan konformasi dari keadaan E2 ke negara E1 dibalik, dengan reintroduksi situs Union untuk Na+ yang kosong dan yang ditempati K+ yang ditempati.

Ketika perubahan ini terjadi, situs untuk Na+ memulihkan afinitas mereka dan orang -orang K+ kehilangannya, yang dengannya K+ dilepaskan di dalam sel.

Pentingnya

Dalam pemeliharaan osmolaritas sel

Bom Na+/K+ telah hadir di sebagian besar, jika tidak secara keseluruhan, sel mamalia, di mana ia sangat penting dengan berkontribusi untuk mempertahankan osmolaritasnya dan karenanya volumenya.

Dapat melayani Anda: peroksidase: struktur, fungsi dan jenis

Masuknya kontinu ion natrium ke dalam sel mengkondisikan peningkatan jumlah intraseluler dari partikel aktif osmotik, yang menginduksi masuknya air dan peningkatan volume yang pada akhirnya akan menyebabkan pecahnya membran dan keruntuhan sel sel.

Dalam pembentukan potensial membran

Karena pompa -pompa ini hanya memperkenalkan 2 K+ untuk setiap 3 Na+ yang mereka ambil, mereka berperilaku elektrogenik, yang berarti bahwa mereka "mendekompensasi" muatan listrik internal, mendukung produksi potensial membran karakteristik sel tubuh.

Pentingnya juga terbukti dalam kaitannya dengan sel -sel yang membentuk jaringan yang bersemangat, di mana potensi aksi ditandai dengan masuknya ion Na+, yang mendepolarisasi sel, dan output K+, yang mengulanginya.

Pergerakan ionik ini dimungkinkan berkat pengoperasian pompa Na+/K+, yang berkontribusi pada produksi gradien kimia yang menggerakkan ion yang terlibat.

Tanpa pompa ini, yang beroperasi dalam arah yang berlawanan, gradien konsentrasi ion ini akan menghilang dan aktivitas rangsang akan hilang.

Dalam fungsi ginjal

Aspek lain yang menyoroti kepentingan ekstrem bom natrium-potasium adalah dalam kaitannya dengan fungsi ginjal, yang tidak mungkin.

Fungsi ginjal menyiratkan penyaringan harian lebih atau kurang 180 liter plasma dan sejumlah besar zat, beberapa di antaranya harus diekskresikan, tetapi banyak yang harus diserap kembali sehingga tidak hilang dalam urin.

Resorpsi natrium, air dan banyak zat yang disaring tergantung pada pompa ini, yang terletak di membran basolateral sel yang membentuk epitel dari berbagai segmen tubular nefron ginjal nefron ginjal.

Sel -sel epitel yang menaikkan tubulus ginjal memiliki wajah yang bersentuhan dengan cahaya tubulus dan yang disebut wajah apikal, dan satu lagi yang bersentuhan dengan interstitium di sekitar tubulus dan disebut basolateral.

Air dan zat -zat yang reabsorb harus terlebih dahulu masuk ke bagian dalam sel melalui apikal dan kemudian ke interstitium oleh basolateral.

Reabsorpsi Na+ adalah kunci baik dalam kaitannya, dan dalam kaitannya dengan air dan zat lain yang bergantung pada miliknya. Entri apikal Na+ sel mensyaratkan bahwa ada gradien yang menggerakkannya dan yang menyiratkan konsentrasi ion yang sangat rendah di dalam sel.

Konsentrasi Na+ intraseluler yang rendah ini diproduksi oleh pompa natrium dari membran basolateral yang bekerja secara intens untuk menghilangkan ion dari sel ke interstitium.

Referensi

1. Ganong WF: Dasar Umum & Seluler Fisiologi Medis, dalam: Tinjauan Fisiologi Medis, Edisi ke -25. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JI: Transportasi zat melintasi membran sel, di: Buku Teks Fisiologi Medis, Ed 13th Ed, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J: Transportasi melintasi membran sel, dalam: biologi molekuler dan sel, edisi ke -4.
4. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Prinsip -prinsip biokimia lehninger. Macmillan.
5. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Biologi Sel Esensial. Ilmu Garland.