Узнайте, как функционирует натрий-калиевая АТФ-аза и как она поддерживает потенциал покоя и регулирует клеточный объем. Рассмотрим принцип действия и важность этого фермента в различных биологических процессах. Открытие натрий-калиевой АТФ-азы и ее влияние на понимание клеточного транспорта. | NOCFN
Cодержание
Na+/K+-АТФ-аза (Na+/K+ аденозинтрифосфатаза, натрий-калиевая помпа, натрий-калиевый насос) — важный фермент из группы транспортных аденозинтрифосфатаз, который присутствует в плазматической мембране всех животных клеток. Основная функция этого фермента заключается в активном переносе ионов натрия (Na+) во внешнюю среду и ионов калия (K+) внутрь клетки. Этот процесс осуществляется против электрохимического градиента и позволяет поддерживать потенциал покоя и регулировать клеточный объем.
Принцип действия
Действие натрий-калиевой АТФ-азы основано на нескольких этапах. Сначала фермент связывается с тремя ионами натрия с внутренней стороны мембраны. Это приводит к изменению конформации активного центра АТФ-азы. Затем фермент способен гидролизировать молекулу АТФ, выделяя энергию.
Эта энергия используется для изменения конформации переносчика, что позволяет переместить три иона натрия и один ион фосфата (PO43-) на внешнюю сторону мембраны. Здесь ионы натрия отщепляются, а два иона калия присоединяются к ферменту. После этого натрий-калиевая АТФ-аза возвращается в исходную конформацию, а фосфат-ион и ионы калия оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы калия отщепляются, и переносчик снова готов к выполнению своей функции.
В результате работы натрий-калиевой АТФ-азы, создается высокая концентрация ионов натрия во внеклеточной среде, а высокая концентрация ионов калия образуется внутри клетки. Эта разница концентраций играет важную роль в проведении нервных импульсов в клетках.
История открытия
Научное открытие натрий-калиевой АТФ-азы было сделано Йенсом Скоу в 1957 году. Он выделил этот фермент из периферических нервов с помощью уабаина - специфического связывающегося с АТФазой гликозида. За это важное открытие, Скоу был удостоен Нобелевской премии по химии в 1997 году.
См. также
Значение натрий-калиевой АТФ-азы
Натрий-калиевая АТФ-аза играет ключевую роль в многих аспектах клеточной функции. Ее основная функция — поддержание потенциала покоя и регулирование клеточного объема. Она также обеспечивает электрическую активность в нервных и мышечных клетках, активный транспорт сахаров и аминокислот, а также участвует в белковом синтезе и других клеточных процессах.
Натрий-калиевый насос
Натрий-калиевая АТФ-аза часто называется также натрий-калиевым насосом. Этот механизм активного транспорта через цитоплазматическую мембрану позволяет переносить три иона натрия (3Na+) из клетки и два иона калия (2K+) в клетку. Потеря положительных зарядов из клетки приводит к накоплению разности электрических потенциалов на мембране, что в свою очередь обеспечивает энергию для некоторых клеточных процессов. Этот механизм необходим для поддержания клеточного объема, электрической активности в нервных и мышечных клетках, а также для активного транспорта различных веществ.
Заключение
Натрий-калиевая АТФ-аза является важным ферментом, позволяющим поддерживать потенциал покоя и регулировать клеточный объем в животных клетках. Ее открытие и исследование принесло Йенсу Скоу Нобелевскую премию и помогло лучше понять механизмы клеточного транспорта. Натрий-калиевая АТФ-аза играет роль во многих биологических процессах и является неотъемлемой частью жизненно важных функций организма.
См. также
Что нам скажет Википедия?
Na+/K+-АТФ-аза (Na+/K+ аденозинтрифосфатаза, натрий-калиевая помпа, натрий-калиевый насос) — фермент из группы транспортных аденозинтрифосфатаз, встречающийся в плазматической мембране всех клеток животных. Na+/K+-АТФ-аза активно переносит ионы К+ внутрь клетки, в то время как ионы Na+ выбрасываются во внешнюю среду. Фермент не является настоящим антипортером, так как оба катиона транспортируются против электрохимического градиента (градиента потенциала). Основная функция — поддержание потенциала покоя и регулирование клеточного объёма.
На первой стадии фермент присоединяет с внутренней стороны мембраны три иона Na+. Эти ионы изменяют конформацию активного центра АТФ-азы. После этого фермент способен гидролизовать одну молекулу АТФ. Выделившаяся после гидролиза энергия расходуется на изменение конформации переносчика, благодаря чему три иона Na+ и ион PO43−(фосфат) оказываются на внешней стороне мембраны. Здесь ионы Na+ отщепляются, и присоединяются два иона К+. После этого фермент возвращается в исходную конформацию, фосфат-ион и ионы К+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы К+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе.
В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов Na+, а внутри клетки — высокая концентрация K+. Эта разность концентраций используется в клетках при проведении нервного импульса.
Na+/K+-АТФаза была открыта Йенсом Скоу в 1957 году. Он выделил этот фермент из периферических нервов с помощью уабаина — специфически связывающегося с АТФазой гликозида. В 1997 году за это открытие он был удостоен Нобелевской премии по химии.
