나트륨-칼륨 펌프

그만큼 나트륨-칼륨 펌프 세포막에 단단히 고정 된 막 횡단 단백질입니다. 이 단백질의 도움으로 나트륨 이온은 세포 밖으로, 칼륨 이온은 세포로 운반 될 수 있습니다.

나트륨-칼륨 펌프는 무엇입니까?

나트륨-칼륨 펌프는 세포막에 위치한 펌프입니다. 나트륨 및 칼륨 이온을 수송함으로써 소위 휴지 막 전위가 유지되도록합니다.

각 펌핑 사이클에서 3 개의 나트륨 이온 (Na + 이온)을 2 개의 칼륨 이온 (K + 이온)으로 교환합니다. 이것은 세포 내 공간에 부정적인 잠재력을 생성합니다. 이러한 이온을 운반 할 때 나트륨-칼륨 펌프는 ATP (아데노신 삼인산) 형태로 에너지를 소비합니다.

기능, 효과 및 작업

나트륨-칼륨 펌프는 주로 운반 단백질로 작용합니다. 그것은 나트륨 이온에 대한 세 개의 결합 부위와 칼륨 이온에 대한 두 개의 결합 부위를 가지고 있습니다. ATP에 대한 바인딩 사이트도 있습니다. 이온 펌프는 ATP를 사용하여 세포 플라즈마에서 세포 외 공간으로 3 개의 나트륨 이온을 운반 할 수 있습니다. 그 대가로 세포질에서 두 개의 칼륨 이온을 세포로 밀수합니다. 이 프로세스는 여러 단계로 진행됩니다.

처음에는 운반 단백질이 세포질에 열려 있습니다. 3 개의 나트륨 이온이 구멍을 통해 단백질로 들어가 특정 결합 부위에 결합합니다. 단백질 막 내부에는 ATP 분자도 지정된 결합 부위에 자리 잡고 있습니다. 이 분자는 물의 방출과 함께 분열됩니다. 생성 된 인산기는 나트륨-칼륨 펌프의 아미노산에 의해 짧은 시간 동안 결합됩니다. ATP 분자가 분해되면 에너지가 방출됩니다. 이것은 나트륨-칼륨 펌프의 공간적 배열을 변경하고 운반 단백질은 세포 외 공간 방향으로 열립니다.

그런 다음 세 개의 나트륨 이온이 결합 지점에서 분리되어 외부 매체로 들어갑니다. 이제 두 개의 칼륨 이온이 열린 틈을 통해 단백질로 들어갑니다. 이들은 또한 결합 부위에 부착됩니다. 결합 된 인산염 그룹은 이제 분리됩니다.이것은 나트륨-칼륨 펌프의 형태를 원래 상태로 되돌립니다. 칼륨 이온은 이제 용해되어 세포 내부로 흐릅니다. 이 과정을 통해 나트륨-칼륨 펌프는 휴지 막 전위로 알려진 것을 유지합니다.

교육, 발생 및 재산

휴지 막 전위는 휴지 상태에서 잠재적으로 흥분 가능한 세포의 막 잠재력을 설명합니다. 막 전위는 특히 신경 세포 또는 근육 세포에서 발견됩니다. 세포 유형에 따라 휴지 막 전위는 -100 ~ -50mV입니다. 대부분의 신경 세포의 경우 -70mV입니다. 셀 내부는 셀 외부에 비해 음전하를 띠고 있습니다.

세포의 휴식 잠재력은 신경의 흥분 전도와 근육 수축 조절을위한 전제 조건입니다. 나트륨-칼륨 펌프는 다양한 물질에 의해 억제 될 수 있습니다. 예를 들어, 심장 배당체는 운반체 단백질을 억제합니다. 심장 배당체는 만성 심부전 및 심방 세동에 처방됩니다. 펌프를 억제함으로써 더 많은 나트륨이 세포에 남아 있습니다. 세포 내 나트륨 농도와 세포 외 나트륨 농도가 수렴합니다.

나트륨-칼슘 교환기를 억제함으로써 더 많은 칼슘이 세포에 남아 있습니다. 이것은 심장의 수축성을 증가시킵니다. 나트륨-칼륨 펌프를 억제하면 고 칼륨 혈증이 발생할 수도 있습니다. 반대로 나트륨-칼륨 펌프는 약리학 적으로도 자극을받을 수 있습니다. 예를 들어 인슐린이나 아드레날린을 투여하면됩니다. 펌프를 자극하면 저칼륨 혈증이 발생할 수 있습니다.

질병 및 장애

나트륨-칼륨 펌프의 결함에 근거한 매우 드문 질병은 파킨슨증-근긴장 이상 증후군의 급성 발병입니다. 상 염색체 우성 형질로 유전되는 질병입니다. 일반적으로 어린 시절이나 청소년기에 시작됩니다.

떨림, 경련 및 비자발적 움직임이있는 근긴장 이상은 몇 시간 내에 발생합니다. 잠시 후, 움직이지 않는 것을 포함하여 심각한 운동 부족이 있습니다. 질병에 대한 효과적인 치료법은 아직 알려져 있지 않습니다.

일부 동물 연구에 따르면 나트륨-칼륨 펌프의 결함이 간질의 가능한 원인 일 수 있습니다. 간질을 유발할 수있는 유전 적 결함을 찾는 동안 연구원들은 ATP1a3 유전자의 돌연변이를 발견했습니다. 이것은 나트륨-칼륨 펌프의 기능을 담당합니다. 독일어에서는 간질을 경련 또는 간질이라고도합니다. 발작 중 배출되는 뇌 부위에 따라 증상이 다릅니다.

예를 들어 근육의 경련 또는 긴장이 발생할 수 있으며, 영향을받은 사람들은 공격에서 자신을 크게 표현하거나 번개, 줄무늬 또는 그림자를 감지 할 수 있습니다. 불쾌한 냄새 장애 또는 음향 지각 장애도 발생할 수 있습니다. 특히 소위 간질 증 상태는 생명을 위협 할 수 있습니다. 이는 5 분에서 30 분까지 지속될 수있는 전신 긴장 간대 발작입니다.

나트륨-칼륨 펌프의 결함은 또한 편두통의 원인이 될 수 있습니다. 연구자들은 편두통 환자에서 염색체 1의 유전 적 변화를 발견했습니다. 이 유전자는 세포막의 나트륨-칼륨 펌프에 결함을 일으 킵니다. 결과는 부풀고 둥근 세포입니다. 이것은 편두통의 특징적인 통증을 유발합니다. 편두통은 인구의 약 10 %에 영향을 미치는 신경 질환입니다. 여성은 남성보다 훨씬 더 자주 영향을받습니다. 편두통의 임상상은 매우 다양합니다.

일반적으로 발작, 맥박 및 편측성 두통이 있습니다. 이들은 주기적으로 반복됩니다. 또한 메스꺼움, 구토, 소음에 대한 민감성 또는 빛에 대한 민감성과 같은 증상이 발생할 수 있습니다. 일부 환자는 실제 편두통 발작 전에 시각 또는 감각 장애를보고합니다. 하나는 편두통 기운에 대해 말합니다. 편두통은 배제 진단이며 현재 치료할 수 없습니다.