Sản phẩm natri–kali bơm là một protein xuyên màng được cố định chắc chắn trong màng tế bào. Với sự giúp đỡ của protein này, natri các ion có thể được vận chuyển ra khỏi tế bào và kali các ion vào tế bào.
Bơm natri-kali là gì?
Sản phẩm natri–kali máy bơm là một máy bơm nằm trong màng tế bào. Nó duy trì cái gọi là điện thế màng nghỉ bằng cách vận chuyển các ion natri và kali. Trong mỗi chu kỳ bơm, nó trao đổi ba ion natri (ion Na +) cho hai ion kali (ion K +). Bằng cách này, nó cung cấp một điện thế âm trong không gian nội bào. Khi vận chuyển các ion này, bơm natri-kali tiêu thụ năng lượng dưới dạng adenosine triphotphat (ATP).
Chức năng, hành động và vai trò
Bơm natri-kali hoạt động chủ yếu như một protein mang. Nó có ba vị trí liên kết đối với ion natri và hai vị trí liên kết đối với ion kali. Tương tự, cũng có một vị trí liên kết với ATP. Tiêu thụ ATP, bơm ion có thể vận chuyển ba ion natri từ tế bào chất vào không gian ngoại bào. Đổi lại, nó vận chuyển hai ion kali từ tế bào chất vào tế bào. Quá trình này xảy ra trong một số bước. Đầu tiên, protein mang mở ra tế bào chất. Ba ion natri đi vào protein qua lỗ mở và liên kết với các vị trí liên kết cụ thể. Ở bên trong màng protein, một phân tử ATP cũng gắn vào vị trí liên kết được chỉ định. Phân tử này sau đó bị phân cắt với sự giải phóng nước. Một kết quả phốt phát nhóm được liên kết trong một thời gian ngắn bởi một axit amin của bơm natri-kali. Năng lượng được giải phóng trong quá trình phân cắt của phân tử ATP. Điều này làm thay đổi sự sắp xếp không gian của bơm natri-kali và protein mang sẽ mở ra không gian ngoại bào. Ba ion natri sau đó tách ra khỏi vị trí liên kết của chúng và đi vào môi trường bên ngoài. Hai ion kali đi vào protein qua khe hở. Chúng cũng tự gắn vào các vị trí ràng buộc. Sự ràng buộc phốt phát nhóm bây giờ đã bị tách ra. Điều này làm thay đổi cấu trúc của bơm natri-kali trở lại trạng thái ban đầu. Bây giờ các ion kali tách ra và chảy vào bên trong tế bào. Thông qua quá trình này, bơm natri-kali duy trì cái gọi là điện thế màng nghỉ.
Sự hình thành, sự xuất hiện và thuộc tính
Điện thế màng nghỉ là điện thế màng của các tế bào có khả năng bị kích thích ở trạng thái nghỉ. Điện thế màng được tìm thấy đặc biệt trong các tế bào thần kinh hoặc trong các tế bào cơ. Tùy thuộc vào loại tế bào, điện thế màng nghỉ nằm trong khoảng -100 đến -50 mV. Trong hầu hết các tế bào thần kinh, nó là -70 mV. Do đó, bên trong tế bào tích điện âm so với bên ngoài tế bào. Điện thế nghỉ của tế bào là điều kiện tiên quyết cho sự dẫn truyền kích thích của dây thần kinh và để kiểm soát sự co cơ. Bơm natri-kali có thể bị ức chế bởi nhiều chất khác nhau. Ví dụ, Glycosides tim ức chế protein mang. Glycosides tim được kê toa cho mãn tính tim thất bại và rung tâm nhĩ. Bằng cách ức chế bơm, nhiều natri hơn vẫn còn trong tế bào. Natri nội bào tập trung và nồng độ natri ngoại bào hội tụ. Ức chế natri-canxi chất trao đổi làm cho nhiều canxi còn lại trong tế bào. Điều này làm tăng khả năng co bóp của tim. Tuy nhiên, việc ức chế bơm natri-kali cũng có thể dẫn đến tăng kali máu. Ngược lại, về mặt dược lý, bơm natri-kali cũng có thể được kích thích. Điều này được thực hiện, ví dụ, bằng cách quản lý insulin hoặc epinephrine. Sự kích thích của máy bơm có thể dẫn đến hạ kali máu.
Bệnh tật và rối loạn
Một rối loạn rất hiếm gặp có cơ sở là khiếm khuyết trong bơm natri-kali là hội chứng rối loạn trương lực cơ - parkinson khởi phát cấp tính. Đây là một rối loạn được di truyền theo kiểu trội autosomal. Nó thường bắt đầu trong thời thơ ấu hoặc tuổi vị thành niên. Trong vòng vài giờ, loạn trương lực cơ xảy ra với các cơn run, co thắt và các cử động không tự chủ. Sau một thời gian ngắn, tiếp theo là tình trạng thiếu vận động và thậm chí là bất động của cấp cao. Một cách hiệu quả điều trị cho căn bệnh này vẫn chưa được biết đến. Một số nghiên cứu trên động vật cho thấy rằng các khiếm khuyết trong bơm natri-kali có thể là nguyên nhân có thể gây ra động kinh. Trong việc tìm kiếm gen khuyết tật có thể gây ra động kinh, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một đột biến trong ATP1a3 genĐiều này chịu trách nhiệm về chức năng của bơm natri-kali. Bệnh động kinh còn được gọi bằng tiếng Đức là Krampfleiden hoặc Fallsucht. Tùy thuộc vào khu vực của não phóng điện trong cơn động kinh, các triệu chứng khác nhau xảy ra. Ví dụ, co giật hoặc căng cơ có thể xảy ra, người bị ảnh hưởng có thể tạo ra tiếng động lớn giống như động kinh, hoặc họ có thể cảm nhận được các tia chớp, vệt hoặc bóng. Khó chịu mùi nhận thức sai hoặc rối loạn nhận thức âm thanh cũng có thể xảy ra. Đặc biệt, cái gọi là trạng thái động kinh có thể trở nên nguy hiểm đến tính mạng. Đây là những điều tổng quát thuốc bổ- co giật cơ có thể kéo dài từ 5 đến 30 phút. Một khiếm khuyết trong bơm natri-kali cũng có thể là nguyên nhân có thể gây ra đau nửa đầu. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra gen sự thay đổi trên nhiễm sắc thể số 1 ở đau nửa đầu người bệnh. Gen này dẫn đến lỗi bơm natri-kali trong màng tế bào. Kết quả là, các tế bào tròn và căng phồng phát triển. Điều này được cho là gây ra đặc điểm đau of đau nửa đầu. Đau nửa đầu là một bệnh thần kinh ảnh hưởng đến khoảng 10% dân số. Phụ nữ bị ảnh hưởng thường xuyên hơn đáng kể so với nam giới. Hình ảnh lâm sàng của chứng đau nửa đầu rất thay đổi. Thông thường, nó nói đến giống như tấn công, xung đột và liệt nửa người đau đầu. Những điều này tái diễn theo định kỳ. Ngoài ra, các triệu chứng như buồn nôn, ói mửa, nhạy cảm với âm thanh hoặc ánh sáng cũng có thể xảy ra. Một số bệnh nhân báo cáo rối loạn tri giác hoặc thị giác trước khi thực tế tấn công đau nửa đầu. Đây cũng được gọi là chứng đau nửa đầu. Migraine là một chẩn đoán loại trừ và hiện chưa có thuốc chữa.
