De natrium-kalium pumpen er et transmembranprotein som er godt forankret i cellemembran. Ved hjelp av dette proteinet, natrium ioner kan transporteres ut av cellen og kalium ioner inn i cellen.
Hva er natrium-kaliumpumpen?
De natrium-kalium pumpe er en pumpe plassert i cellemembran. Det opprettholder det såkalte hvilemembranpotensialet ved å transportere natrium- og kaliumioner. I hver pumpesyklus bytter den ut tre natriumioner (Na + ioner) mot to kaliumioner (K + ioner). På denne måten gir det et negativt potensiale i det intracellulære rommet. Ved transport av disse ionene bruker natrium-kaliumpumpen energi i form av adenosin trifosfat (ATP).
Funksjon, handling og roller
Natrium-kaliumpumpen fungerer primært som et bærerprotein. Den har tre bindingssteder for natriumioner og to bindingssteder for kaliumioner. Tilsvarende er det også ett bindingssted for ATP. Forbruker ATP, kan ionepumpen transportere tre natriumioner fra cytoplasmaet inn i det ekstracellulære rommet. Til gjengjeld transporterer den to kaliumioner fra cytoplasmaet inn i cellen. Denne prosessen skjer i flere trinn. For det første er bærerproteinet åpent for cytoplasmaet. Tre natriumioner kommer inn i proteinet gjennom åpningen og binder seg til de spesifikke bindingsstedene. På innsiden av proteinmembranen festes et ATP-molekyl også til det angitte bindingsstedet. Dette molekylet blir deretter spaltet med frigjøringen av Vann. Et resultat fosfat gruppen er bundet i kort tid av en aminosyre i natrium-kaliumpumpen. Energi frigjøres under spaltingen av ATP-molekylet. Dette endrer det romlige arrangementet av natrium-kaliumpumpen og bærerproteinet åpner mot det ekstracellulære rommet. De tre natriumionene løsner seg deretter fra bindingsstedene og går inn i det ytre mediet. To kaliumioner kommer nå inn i proteinet gjennom det åpne gapet. Disse knytter seg også til bindingsstedene. Den bundet fosfat gruppen er nå spaltet av. Dette endrer konformasjonen til natrium-kaliumpumpen til sin opprinnelige tilstand. Nå løsner kaliumionene og strømmer inn i celleinteriøret. Gjennom denne prosessen opprettholder natrium-kaliumpumpen det såkalte hvilemembranpotensialet.
Dannelse, forekomst og egenskaper
Hvilemembranpotensial refererer til membranpotensialet til potensielt eksiterbare celler i hvile. Membranpotensialer finnes spesielt i nerveceller eller i muskelceller. Avhengig av celletype varierer hvilemembranpotensialet fra -100 til -50 mV. I de fleste nerveceller er det -70 mV. Dermed er celleinteriøret negativt ladet sammenlignet med celleutvendig. Hvilepotensialet til en celle er en forutsetning for eksitasjonsledningen av nerver og for kontroll av muskelsammentrekning. Natrium-kaliumpumpen kan hemmes av forskjellige stoffer. For eksempel, hjerte glykosider hemme bærerproteinet. Hjerteglykosider er foreskrevet for kronisk hjerte feil og atrieflimmer. Ved å hemme pumpen forblir mer natrium i cellene. Det intracellulære natrium konsentrasjon og den ekstracellulære natriumkonsentrasjonen konvergerer. Inhibering av natrium-kalsium veksler fører til at mer kalsium blir igjen i cellen. Dette øker kontraktiliteten til hjerte. Imidlertid kan hemming av natrium-kaliumpumpen også føre til hyperkalemi. Omvendt, farmakologisk, kan natrium-kaliumpumpen også stimuleres. Dette gjøres for eksempel ved administrering insulin eller adrenalin. Stimulering av pumpen kan føre til hypokalemi.
Sykdommer og lidelser
En svært sjelden lidelse som ligger til grunn for en defekt i natrium-kaliumpumpen er akutt-begynnende parkinsonisme-dystonisyndrom. Det er en lidelse som er arvet på en autosomal dominerende måte. Det begynner vanligvis i barndom eller ungdomsår. I løpet av få timer oppstår dystoni med skjelvinger, spasmer og ufrivillige bevegelser. Etter kort tid følges dette av høy grad av mangel på bevegelse og til og med immobilitet. En effektiv terapi for sykdommen er ennå ikke kjent. Noen dyreforsøk antyder at defekter i natrium-kaliumpumpen kan være en mulig årsak til epilepsi. I jakten på gen feil som kan forårsake epilepsi, kom forskerne over en mutasjon i ATP1a3 genDette er ansvarlig for funksjonen til natrium-kaliumpumpen. Epilepsi er også kjent på tysk som Krampfleiden eller Fallsucht. Avhengig av regionen hjerne som utslipp i anfallet, oppstår forskjellige symptomer. For eksempel, rykninger eller det kan oppstå anstrengelse av musklene, den berørte personen kan lage sterke anfalllignende lyder, eller de kan oppleve blink, striper eller skygger. Ubehagelig Lukten misoppfatninger eller forstyrrelser i akustisk oppfatning kan også forekomme. Spesielt kan den såkalte status epilepticus bli livstruende. Disse er generaliserte tonic-kloniske anfall som kan vare mellom 5 og 30 minutter. En defekt i natrium-kaliumpumpen kan også være en mulig utløser for migrene. Forskere har oppdaget gen endringer på kromosom 1 i migrene pasienter. Dette genet fører til en defekt i natrium-kaliumpumpen i cellene. Som et resultat utvikler utstrakte og avrundede celler. Dette antas å forårsake karakteristikken smerte of migrene. Migrene er en nevrologisk sykdom som rammer omtrent 10% av befolkningen. Kvinner rammes betydelig oftere enn menn. Det kliniske bildet av migrene er veldig variabelt. Vanligvis kommer det til angrepslignende, pulserende og hemiplegisk hodepine. Disse går igjen med jevne mellomrom. I tillegg kommer symptomer som kvalme, oppkast, følsomhet for lyd eller lys kan også forekomme. Noen pasienter rapporterer syns- eller sensoriske forstyrrelser av persepsjonen før den faktiske migreneanfall. Dette er også referert til som migrene aura. Migrene er en diagnose av ekskludering og har for øyeblikket ingen kur.
