Informacija

Natrio-kalio siurblys

Natrio-kalio siurblys


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mano supratimu, natrio-kalio siurblyje mes turime Na+ kameros viduje ir K+ už ląstelės ribų, todėl susidaro vadinamasis „sūdytas bananas“. Perskaičiusi savo vadovėlį radau daug teiginių, kad „kalio jonai linkę difunduoti iš ląstelės... natrio jonai linkę tekėti į ląstelę“. Iš pradžių maniau, kad kai veikimo potencialas pasiekia Na+ išeina iš kameros ir K+ patenka į langelį, o tai man prieštarauja ankstesniam teiginiui.

Ar kas nors gali tai paaiškinti ir atskirti šiuos du dalykus? Bandau suprasti veiksmų potencialo procesą kaip visumą.

Ačiū !


Jūsų painiavą sukelia prielaida, kad Na+ visada palieka kamerą ir K+ visada įeina. Tada+/K+ siurblys yra skirtas palaikyti membranos potencialą ir santykinį Na+ ir K+ jonų koncentracija viduje stabili. Kai susidaro veikimo potencialas (AP), atsidaro natrio kanalai ir natris patenka į vidų, kad depoliarizuotų ląstelę (1-oji AP fazė). Tada natrio kanalai užsidaro ir K+ pradeda palikti ląstelę (nes ląstelės viduje yra per daug teigiamų krūvių ir ląstelė liktų depoliarizuota, jei niekas nebūtų pakeistas). Kalio lapai per nuotėkio kanalus. Taigi apibendrinant Na+/K+ siurblys ir kanalai, kurie yra AP generavimo dalis, lemia skirtingą Na judėjimą+ ir K+ per ląstelės membraną.

Štai graži Na apžvalga+/K+ siurblio ir veikimo potencialo generavimas. https://www.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/v/sodium-potassium-pump


Na + / K + -ATPazė

Na⁺/K⁺-ATPazė (natrio-kalio adenozintrifosfatazė, taip pat žinoma kaip Na⁺/K⁺ siurblys arba natrio-kalio pompa) yra fermentas (elektrogeninė transmembraninė ATPazė), randama visų gyvūnų ląstelių membranose. Jis atlieka keletą funkcijų ląstelių fiziologijoje.

Na⁺/K⁺-ATPazės fermentas yra aktyvus (ty naudoja ATP energiją). Kiekvienai ATP molekulei, kurią naudoja siurblys, eksportuojami trys natrio jonai ir importuojami du kalio jonai, todėl grynasis vieno teigiamo krūvio eksportas per siurblio ciklą.

Natrio ir kalio siurblį 1957 m. atrado danų mokslininkas Jensas Christianas Skou, kuriam 1997 m. buvo skirta Nobelio premija. Jo atradimas buvo svarbus žingsnis į priekį, siekiant suprasti, kaip jonai patenka į ląsteles ir iš jų. jis ypač svarbus jaudinančioms ląstelėms, pvz., nervų ląstelėms, kurios priklauso nuo šio siurblio, kad reaguotų į dirgiklius ir perduoda impulsus.

Visi žinduoliai turi keturis skirtingus natrio siurblio potipius arba izoformas. Kiekvienas iš jų turi unikalių savybių ir audinių ekspresijos modelių. [1] Šis fermentas priklauso P tipo ATPazių šeimai.


Kaip veikia natrio-kalio pompa?

Natrio-kalio siurblys naudoja aktyvų transportą, kad perkeltų molekules iš didelės koncentracijos į mažą.

Paaiškinimas:

Natrio-kalio siurblys naudoja aktyvų transportą, kad perkeltų molekules iš didelės koncentracijos į mažą.

Natrio-kalio siurblys perkelia natrio jonus iš ląstelės, o kalio jonus į ląstelę. Šis siurblys maitinamas ATP. Kiekvienam suskaidytam ATP išeina 3 natrio jonai ir 2 kalio jonai.

Išsamiau:
Natrio jonai prisijungia prie siurblio, o fosfatų grupė iš ATP prisijungia prie siurblio, todėl jis keičia savo formą. Šios naujos formos siurblys išskiria tris natrio jonus ir dabar sujungia du kalio jonus. Kai kalio jonai prisijungia prie siurblio, fosfatų grupė atsiskiria. Dėl to siurblys išleidžia du kalio jonus į citoplazmą. Vaizdo įraše šis procesas rodomas su animacija ir tekstu.


Kas yra aktyvus transportas?

Kai kurios medžiagos gali patekti į ląstelę arba iš jos per plazmos membraną be jokios energijos, nes jos juda iš didesnės koncentracijos srities į mažesnės koncentracijos sritį. Ši transporto rūšis vadinama pasyviuoju transportu, kaip sužinojote paskutiniame skyriuje. Kitoms medžiagoms dažnai reikia energijos, kad peržengtų plazmos membraną, nes jos juda iš mažesnės koncentracijos srities į didesnės koncentracijos sritį. Ši transporto rūšis vadinama aktyvus transportas. Energija aktyviam transportavimui gaunama iš energiją nešančios molekulės, vadinamos ATP (adenozino trifosfatu). Aktyviam transportavimui taip pat gali prireikti transportavimo baltymų, tokių kaip nešikliai, kurie yra įterpti į plazmos membraną. Dviejų tipų aktyvus transportavimas yra siurblio ir pūslelių transportavimas.

Mažos molekulinės masės medžiagai ir makromolekulėms transportuoti yra du siurblio mechanizmai (pirminis ir antrinis aktyvusis transportavimas). The pirminis aktyvus transportas perkelia jonus per membraną ir sukuria krūvio skirtumą per tą membraną. Pirminė aktyvi transporto sistema naudoja ATP, kad perkeltų medžiagą, pvz., joną, į ląstelę, ir dažnai tuo pačiu metu iš ląstelės pašalinama antra medžiaga. The natrio-kalio pompa yra aktyvaus pernešimo mechanizmas, perkeliantis natrio jonus iš ląstelės, o kalio jonus į ląsteles ir trilijonuose kūno ląstelių! Abu jonai perkeliami iš mažesnės koncentracijos sričių į didesnę, todėl šiam „įkalnės“ procesui reikia energijos. Energiją suteikia ATP. Natrio-kalio siurbliui taip pat reikia baltymų nešiklio. Nešantys baltymai jungiasi su specifiniais jonais ar molekulėmis ir tai darydami keičia formą. Kai nešantys baltymai keičia formą, jie perneša jonus ar molekules per membraną. Paveiksle (PageIndex<2>) išsamiau parodyta, kaip veikia natrio-kalio siurblys ir specifinis baltymų nešiklio vaidmuo šiame procese.

Paveikslas (PageIndex<2>): natrio ir kalio siurblys. Natrio-kalio siurblys išneša natrio jonus (Na(^<+>)) iš ląstelės, o kalio jonus (K(^<+>)) į ląstelę. Pirma, trys natrio jonai jungiasi su nešikliu ląstelės membranoje. Tada baltymas nešiklis gauna fosfato grupę iš ATP. Kai ATP netenka fosfatų grupės, išsiskiria energija. Baltymų nešiklis keičia formą ir išstumia tris natrio jonus iš ląstelės. Tuo metu du kalio jonai jungiasi prie nešiklio baltymo. Procesas yra atvirkštinis, o kalio jonai pumpuojami į ląstelę.

Kad suprastumėte natrio ir kalio pompos svarbą, turite daugiau žinoti apie natrio ir kalio vaidmenį organizme. Abu yra būtini dietiniai mineralai, tai reiškia, kad jų turite gauti su maistu, kurį valgote. Ir natris, ir kalis taip pat yra elektrolitai, o tai reiškia, kad tirpale jie išsiskiria į jonus (įkrautas daleles), o tai leidžia jiems praleisti elektrą. Normalioms kūno funkcijoms atlikti reikalingas labai siauras natrio ir kalio jonų koncentracijos diapazonas kūno skysčiuose tiek ląstelių viduje, tiek išorėje.

  • Natris yra pagrindinis skystyje, esantis už ląstelių ribų. Normali natrio koncentracija yra maždaug 10 kartų didesnė išorėje nei ląstelės viduje.
  • Kalis yra pagrindinis ląstelių viduje esančio skysčio jonas. Normalios kalio koncentracijos ląstelės viduje yra apie 30 kartų didesnės nei ląstelės išorėje.

Šie koncentracijos skirtumai sukuria elektrinį gradientą per ląstelės membraną, vadinamą membranos potencialu. į antrinis aktyvusis transportas apibūdina medžiagos judėjimą, naudojant elektrocheminio gradiento energiją, kurią sukuria pirminis aktyvusis transportavimas. Naudojant pirminės aktyvios transporto sistemos sukurto elektrocheminio gradiento energiją, membranos kanalais į ląstelę gali būti įnešamos kitos medžiagos, tokios kaip aminorūgštys ir gliukozė. Pats ATP susidaro per antrinį aktyvų transportą, naudojant vandenilio jonų gradientą mitochondrijoje. Griežtas membranos potencialo valdymas yra labai svarbus gyvybinėms kūno funkcijoms, įskaitant nervinių impulsų perdavimą ir raumenų susitraukimą. Didelė kūno energijos dalis skiriama šio potencialo palaikymui trilijonų ląstelių membranose naudojant natrio ir kalio siurblį.

Vezikulių transportavimas

Kai kurios molekulės, pavyzdžiui, baltymai, yra per didelės, kad galėtų praeiti pro plazmos membraną, nepaisant jų koncentracijos ląstelės viduje ir išorėje. Labai didelės molekulės kerta plazmos membraną su kitokia pagalba, vadinama pūslelių transportavimas. Pūslelių transportavimui reikia energijos, todėl tai taip pat yra aktyvaus transporto forma. Yra du pūslelių transportavimo tipai: endocitozė ir egzocitozė.

Endocitozė

Endocitozė yra pūslelių transportavimo būdas, perkeliantis medžiagą į ląstelę. Plazminė membrana visiškai sugeria medžiagą, nuo membranos atsitraukia pūslelė, o pūslelė neša medžiagą į ląstelę. Jį naudoja visos organizmo ląstelės, nes dauguma joms svarbių medžiagų yra polinės ir susideda iš didelių molekulių, todėl negali praeiti pro hidrofobinę plazminę membraną. Kai praryjama visa ląstelė ar kita kieta dalelė, procesas vadinamas fagocitozė. Kai skystis yra prarytas, procesas vadinamas pinocitozė. Kai turinys paimamas specialiai plazminės membranos receptorių pagalba, jis vadinamas receptorių sukelta endocitozė.

Paveikslėlis (PageIndex<3>): (dešinėje) Fagocitozė yra tada, kai plazmos membrana apgaubia kietą dalelę už ląstelės ribų, naudodama projekcijas, vadinamas pseudopodijomis. Tada membrana susitraukia ir susidaro fagosoma (maisto vakuolė). (Vidurinė) Pinocitozė yra tada, kai membrana susilanksto ir susidaro pūslelė, pernešanti medžiagas, ištirpusias tarpląsteliniame skystyje. (Kairėje) Receptorių sukelta endocitozė atsiranda, kai plazmos membranos receptoriai jungiasi prie specifinių dalelių. Padengta membranos duobės sritis sudaro dengtą pūslelę, kurioje yra receptoriai su surištomis dalelėmis.

Tiksliniam endocitozės variantui plazmos membranoje naudojami surišantys baltymai, kurie yra specifiniai tam tikroms medžiagoms. Dalelės jungiasi su baltymais, o plazmos membrana įsiskverbia, atnešdama medžiagą ir baltymus į ląstelę. Jei praeina per taikinio membraną receptorių sukelta endocitozė yra neveiksmingas, jis nebus pašalintas iš audinių skysčių ar kraujo. Vietoj to, jis liks tuose skysčiuose ir padidės koncentracija. Kai kurias žmonių ligas sukelia receptorių sukeltos endocitozės sutrikimas. Pavyzdžiui, cholesterolio forma, vadinama mažo tankio lipoproteinu arba MTL (taip pat vadinama &bdquobad&rdquo cholesteroliu), pašalinama iš kraujo receptorių sukeltos endocitozės būdu. Sergant žmogaus genetine liga, šeimine hipercholesterolemija, MTL receptoriai yra sugedę arba jų visai nėra. Šia liga sergančių žmonių kraujyje yra gyvybei pavojingo cholesterolio kiekio, nes jų ląstelės negali išvalyti cheminės medžiagos iš kraujo.

Egzocitozė

Egzocitozė yra pūslelių transportavimo rūšis, kuri išneša medžiagą iš ląstelės. Pūslelė, kurioje yra medžiaga, juda per citoplazmą į ląstelės membraną. Tada pūslelių membrana susilieja su ląstelės membrana, o medžiaga išsiskiria už ląstelės ribų.

Paveikslas (PageIndex<4>): Egzocitozė yra panaši į endocitozę atvirkščiai. Eksportui skirta medžiaga supakuojama į ląstelės viduje esančią pūslelę. Pūslelės membrana susilieja su ląstelės membrana, o turinys išleidžiamas į tarpląstelinę erdvę.


Na, K-ATPazės moduliavimas magnio jonais

Nuo Na,K-ATPazės tyrimų pradžios buvo gerai žinoma, kad Mg 2+ yra esminis kofaktorius, aktyvuojantis fermentinę ATP hidrolizę, nepernešamas per ląstelės membraną. Be to, per daugelį metų buvo renkami eksperimentiniai įrodymai, rodantys, kad Mg 2+ jonai turi reguliuojantį poveikį jonų pernešimui, sąveikaudami su jonų siurblio citoplazmine puse. Mūsų eksperimentai leido mums atskleisti pagrindinį mechanizmą. Mg 2+ gali prisijungti prie vietos, esančios už baltymo α subvieneto membranos srities, netoli prieigos kanalo įėjimo į jonų surišimo vietas, taip pakeisdamas vietinę jonų koncentraciją elektrolite, iš kurių Na + , K + ir H + yra fiziologiškai svarbūs. Šių katijonų koncentracijos sumažėjimą galima paaiškinti elektrostatine sąveika ir įvertinti Debye-Hückel teorija. Šis poveikis išprovokuoja pastebėtą akivaizdų Na,K-ATPazės prisijungimo vietų surišimo afiniteto sumažėjimą, esant įvairioms Mg 2+ koncentracijoms. Tačiau surišto Mg 2+ buvimas neturi įtakos jonų siurblio transportavimo funkcijos reakcijos kinetikai. Todėl Mg 2+ koncentracijos šuolio eksperimentais galima atlikti sustabdyto srauto eksperimentus, kad būtų galima pirmą kartą suprasti Na + surišimo kinetiką citoplazminėje pusėje.


Natrio-kalio siurblio funkcijos:

Natrio-kalio pompa yra esminis ląstelių membranos baltymas, kuris veikia išpumpuodamas tris natrio jonus ir paimdamas. Dviejuose kalio jonais. Šis mechanizmas išsaugo elektrocheminį gradientą, susidarantį iš kintančių natrio ir kalio jonų koncentracijų ląstelėje ir jos išorėje.

Natrio-kalio siurblys, dar vadinamas Na, K-ATPase, yra atsakingas už aktyvų transportavimą. Šiai procedūrai reikia energijos, kad natrio ir kalio jonai būtų perkelti į ląstelines medžiagas ir iš jų. Adenozino trifosfatas arba ATP yra daug energijos pernešanti molekulė, kuri gali būti pagrindinis būdas gauti reikiamą energiją. Kai ATP ištveria hidrolizę, iš jo ryšių paskirstyta energija keičia natrio-kalio siurblio formą ir sudėtį. Leidžiama siurbliui judėti su natrio ir kalio jonais per ląstelių membranas.


Sužinokite viską apie natrio kalio siurblį (Na + K + ATPazę) ir ramiosios membranos potencialo koncepciją su išsamia informacija

Trys natrio dalelės iš ląstelės vidaus pirmiausia susijungia su nešiklio baltymu. Tuo metu fosfatų krūva perkeliama iš ATP į transporto priemonės baltymą, todėl jis keičia formą ir išneša natrio daleles už ląstelės ribų. Dvi kalio dalelės iš ląstelės išorėje tuo metu susijungia su nešiklio baltymu, o kai fosfatas pašalinamas, baltymas tikisi savo unikalios formos ir perneša kalio daleles į ląstelę.

Jei sifonas turėtų veikti be patikrinimo, sifone neliktų natrio ar kalio dalelių, tačiau sluoksnyje taip pat yra natrio ir kalio dalelių. Šie kanalai yra reguliariai uždaromi, tačiau bet kuriuo atveju, kai jie uždaromi, jie „išsilieja“ ir leidžia natrio dalelėms išsilieti, o kalio dalelėms išsilieti, sumažinant jų individualius fiksavimo polinkius.

Dalelių centralizavimas neurono viduje ir išorėje labai nejudantis:

Jonų koncentracija ląstelės viduje/mmol dm-3 Koncentracija ląstelės išorėje/mmol dm-3 Kodėl dalelės nenusileidžia savo fiksacijos nuolydžiu?

K+ 150,0 2,5 K+ dalelės nejuda iš neurono žemyn savo židinio kampu, nes už sluoksnio ribų susidaro teigiami krūviai. Tai atbaido bet kokių K+ dalelių vystymąsi iš ląstelės.

Chlorido dalelės nepatenka į citoplazmą, nes neigiamai įkrauti baltymų atomai, kurie negali kirsti paviršinio sluoksnio, jas atstumia.

Na+K+ATPazės sifono ir skylių kanalų mišinys sukelia nuolatinį Na+ ir K+ dalelių nepatogumą virš plėvelės. Šis dalelių nepatogumas sukelia numatomą skirtumą (arba įtampą) tarp neuromos ir jos aplinkos veiksnių, vadinamų ramybės sluoksnio potencialu. Plėvelės potencialas ląstelės viduje yra nuolat neigiamas, o įvairiose ląstelėse ir rūšyse kinta nuo –20 iki –200 mV (milivoltų) (žmonėms – 70mV).

Manoma, kad Na+K+ATPazė buvo sukurta kaip osmoreguliatorius, palaikantis aukštą vandens kiekį viduje, taip neleisdamas vandeniui patekti į būtybių ląsteles ir jas sprogdinti. Augalų ląstelėms tuo nesijaudinti, nes jos turi kietųjų ląstelių daliklius, kad būtų išvengta sprogdinimo.


Natrio-kalio pompa paaiškinta

Šiuo metu visoje žmogaus anatomijoje veikia įvairus nervinių impulsų tinklas. Tačiau nė vienas iš šių sudėtingų judesių neįmanomas be natrio ir kalio siurblio pagalbos, nes jis yra specialiai sukurtas transportuoti baltymus, esančius ląstelių membranose. Ląstelių membranos yra pusiau laidžios išorinės kliūtys daugeliui kūno ląstelių.

Funkcija

Pagrindinė natrio ir kalio siurblio funkcija yra varyti kalio jonus ląstelės viduje ir tuo pačiu ištraukti natrio jonus iš ląstelės. Dėl šio sudėtingumo natrio ir kalio siurblys yra laikomas vienu iš svarbiausių procesų organizme, nes be jo nebus įmanoma perduoti elektrinių signalų, o ląstelės ilgainiui pablogės.

Natrio ir kalio siurblys yra pastebimas nervų ląstelėse, inkstuose, taip pat vaidina svarbų vaidmenį širdies susitraukimams ir kraujospūdžiui. Reikia dėkoti natrio ir kalio pompai už pastovų širdies plakimą.


Širdies raumenų depoliarizacija

Kaip ir skeleto ir lygiųjų raumenų, širdies raumenų depoliarizacija taip pat siejama su jų susitraukimu. Šiuos raumenis jaudina veikimo potencialas, keliaujantis laidžioje širdies sistemoje.

Širdies raumenys yra sujungti vienas su kitu, taip pat su širdies laidžiosios sistemos ląstelėmis per tarpines jungtis. Šios tarpų jungtys tarnauja kaip elektrinės sinapsės, leidžiančios jonams lengvai tekėti tarp ląstelių.

Kai šie raumenys yra susijaudinę, atsidaro natrio kanalai. Natrio jonų antplūdis į ląsteles sukelia šių raumenų depoliarizacijos šuolį. Pasibaigus smaigaliui, atsidaro kalio kanalai. Tuo tarpu kalcio kanalai taip pat atsidaro, todėl atsiranda depoliarizacijos plokščiakalnis etapas. Ši fazė baigiasi, kai užsidaro kalcio kanalai.

Taigi, širdies raumens atveju depoliarizaciją sukelia natrio, taip pat kalcio jonų antplūdis. Kalcio jonai, patenkantys į ląstelę plokščiakalnio stadijoje, reikalingi susitraukimo procesui. Be to, ląstelės depoliarizacija taip pat išskiria kalcio jonus iš sarkoplazminio tinklo. Šie kalcio jonai taip pat reikalingi širdies raumenims susitraukti.


Skyriaus santrauka

Kombinuotas gradientas, turintis įtakos jonui, apima jo koncentracijos gradientą ir elektrinį gradientą. Pavyzdžiui, teigiamas jonas gali būti linkęs difunduoti į naują sritį, sumažindamas savo koncentracijos gradientą, tačiau jei jis išsklaidomas į grynojo teigiamo krūvio sritį, jo difuzijai trukdys jo elektrinis gradientas. Kalbant apie jonus vandeniniuose tirpaluose, reikia atsižvelgti į elektrocheminių ir koncentracijos gradientų derinį, o ne tik į koncentracijos gradientą. Gyvoms ląstelėms reikia tam tikrų medžiagų, kurių koncentracija yra didesnė nei tarpląstelinėje erdvėje. Medžiagoms perkelti elektrocheminiais gradientais reikia energijos iš ląstelės. Aktyvus transportas naudoja ATP sukauptą energiją šiam transportui kuruoti. Aktyviam mažų molekulinių dydžių medžiagų transportavimui medžiagoms perkelti naudojami integruoti baltymai ląstelės membranoje: šie baltymai yra analogiški siurbliams. Kai kurie siurbliai, kurie atlieka pirminį aktyvųjį transportavimą, yra tiesiogiai susieti su ATP, kad galėtų veikti. Bendro transportavimo (arba antrinio aktyvaus transporto) metu energija iš pirminio transportavimo gali būti naudojama kitai medžiagai perkelti į ląstelę ir padidinti jos koncentracijos gradientą.


Žiūrėti video įrašą: Electrolux Pirolizė orkaitėje (Birželis 2022).