Na/K-ATPase (völlig Natriumskalium-Adenosin triphosphatase, auch bekannt als die Na/K-Pumpe, Natriumskalium-Pumpe oder Natriumspumpe, für den kurzen) ist ein Enzym gelegen in der Plasmamembran (um, ein electrogenic transmembrane ATPase spezifisch zu sein), in allen Tieren.

Natriumskalium-Pumpen

Aktiver Transport ist für Zellen verantwortlich, die relativ hohe Konzentrationen von Kalium-Ionen, aber niedrige Konzentrationen von Natriumsionen enthalten. Der dafür verantwortliche Mechanismus ist die Natriumskalium-Pumpe, die diese zwei Ionen in entgegengesetzten Richtungen über die Plasmamembran bewegt. Das wurde durch den folgenden der Durchgang radioaktiv etikettierter Ionen über die Plasmamembran von bestimmten Zellen untersucht. Es wurde gefunden, dass die Konzentrationen von Natrium und Kalium-Ionen auf den zwei Seiten der Membran voneinander abhängig sind, darauf hinweisend, dass dasselbe Transportunternehmen beide Ionen transportiert. Es ist jetzt bekannt, dass das Transportunternehmen ein ATP-ase ist, und dass es drei Natriumsionen aus der Zelle für alle zwei Kalium-Ionen pumpt, die darin gepumpt sind.

Die Natriumskalium-Pumpe wurde in den 1950er Jahren von einem dänischen Wissenschaftler, Jens Christian Skou entdeckt, der einem Nobelpreis 1997 zuerkannt wurde. Es hat einen wichtigen Schritt vorwärts in unserem Verstehen dessen gekennzeichnet, wie Ionen kommen und aus Zellen, und es eine besondere Bedeutung für erregbare Zellen wie Nervenzellen hat, die von dieser Pumpe abhängen, um auf Stimuli zu antworten und Impulse zu übersenden.

Funktion

Der Na/K-ATPase hilft, sich ausruhendes Potenzial, Nutzen-Transport aufrechtzuerhalten, und Zellvolumen zu regeln. Es fungiert auch als Signalwandler/Integrator, um MAPK Pfad, ROS, sowie intrazelluläres Kalzium zu regeln. Für die meisten Tierzellen ist der Na/K-ATPase für 1/3 des Energieverbrauchs der Zelle verantwortlich. Für Neurone ist der Na/K-ATPase für 2/3 des Energieverbrauchs der Zelle verantwortlich.

Potenzielle Ruhe

Um das Zellmembranenpotenzial aufrechtzuerhalten, halten Zellen eine niedrige Konzentration von Natriumsionen und hohe Niveaus von Kalium-Ionen innerhalb der Zelle (intrazellulär). Die Natriumskalium-Pumpe treibt 3 Natriumsionen heraus und bewegt 2 Kalium-Ionen in, so im Gesamtentfernen eines positiven Anklage-Transportunternehmens vom intrazellulären Raum. Sieh bitte Mechanismus für Details.

Nicht nur ist der Mechanismus der Natriumskalium-Pumpe allein für die Generation des sich ausruhenden Membranenpotenzials verantwortlich. Auch die auswählende Durchdringbarkeit der Plasmamembran der Zelle für die verschiedenen Ionen spielt eine wichtige Rolle. Alle beteiligten Mechanismen werden im Hauptartikel über die Generation des sich ausruhenden Membranenpotenzials erklärt.

Transport

Der Export von Natrium von der Zelle stellt die treibende Kraft für mehrere sekundäre aktive Transportvorrichtungsmembranentransportproteine zur Verfügung, die Traubenzucker, Aminosäuren und andere Nährstoffe in die Zelle durch den Gebrauch des Natriumsanstiegs importieren.

Eine andere wichtige Aufgabe der Pumpe von Na-K ist, einen Anstieg von Na zur Verfügung zu stellen, der durch bestimmte Transportunternehmen-Prozesse verwendet wird. In den Eingeweiden, zum Beispiel, wird Natrium aus der wiederfesselnden Zelle auf dem Blut (zwischenräumliche Flüssigkeit) Seite über die Pumpe von Na-K transportiert, wohingegen, auf dem Wiederaufsaugen (luminal) Seite, der Na-Traubenzucker symporter den geschaffenen Anstieg von Na als eine Energiequelle verwendet, um sowohl Na als auch Traubenzucker zu importieren, der viel effizienter ist als einfache Verbreitung. Ähnliche Prozesse werden im röhrenförmigen Nierensystem gelegen.

Das Steuern des Zellvolumens

Eine der wichtigen Funktionen der Pumpe von Na-K soll das Volumen der Zelle aufrechterhalten.

Innerhalb der Zelle gibt es viele Proteine und andere organische Zusammensetzungen, die der Zelle nicht entfliehen können. Die meisten, negativ beladen zu werden, sammelt um sie eine Vielzahl von positiven Ionen. Alle diese Substanzen neigen dazu, die Osmose von Wasser in die Zelle zu verursachen, die, wenn nicht überprüft, die Zelle veranlassen kann anzuschwellen und lyse. Die Pumpe von Na-K ist ein Mechanismus, das zu verhindern. Die Pumpe transportiert 3 Ionen von Na aus der Zelle, und im Austausch nimmt 2 K Ionen in die Zelle. Da die Membran viel für Ionen von Na weniger durchlässig ist als K Ionen, haben die Natriumsionen eine Tendenz, dort zu bleiben. Außerdem, während die Zellmembran für Natriumsionen undurchlässig ist, berücksichtigen in der Membran eingebettete Kalium-Leckstelle-Kanäle K Ionen, um zurück aus der Zelle unten ihren Konzentrationsanstieg "durchzulassen". Das vertritt einen dauernden Nettoverlust von Ionen aus der Zelle. Die gegenüberliegende osmotische Tendenz, die Ergebnisse bedienen, um die Wassermoleküle aus den Zellen zu vertreiben. Außerdem, wenn die Zelle beginnt zu schwellen, aktiviert das automatisch die Pumpe von Na-K, die noch mehr Ionen zum Äußeren bewegt.

Die Wirkung als Signalwandler

Innerhalb des letzten Jahrzehnts haben viele unabhängige Laboratorien demonstriert, dass, zusätzlich zum klassischen Ion-Transportieren, dieses Membranenprotein auch extracellular weitergeben kann, der ouabain-bindet, in die Zelle durch die Regulierung des Proteins tyrosine phosphorylation signalisierend. Die abwärts gelegenen Signale durch das ouabain-ausgelöste Protein phosphorylation Ereignisse schließen ein, um die Signalkaskaden des mitogen-aktivierten Proteins kinase (MAPK), mitochondrial Produktion der reaktiven Sauerstoff-Arten (ROS), sowie Aktivierung von phospholipase C (PLC) und inositol triphosphate (IP3) Empfänger (IP3R) in verschiedenen intrazellulären Abteilungen zu aktivieren.

Wechselwirkungen des Protein-Proteins spielen sehr wichtige Rolle in Na-K Pumpe-vermitteltes Signal transduction. Zum Beispiel wirkt Pumpe von Na-K direkt mit Src, ein Nichtempfänger tyrosine kinase aufeinander, um einen Signalempfänger-Komplex zu bilden. Src kinase wird durch die Pumpe von Na-K gehemmt, während, nach der Ouabain-Schwergängigkeit, Gebiet von Src kinase veröffentlicht und dann aktiviert wird. Gestützt auf diesem Drehbuch, NaKtide, ist ein peptide Hemmstoff von Src auf Pumpe von Na-K zurückzuführen gewesen, wurde als ein funktioneller ouabain Gegner entwickelt. Pumpe von Na-K wirkt auch mit ankyrin, IP3R, PI3K, PLC-Gamma und cofilin aufeinander.

Mechanismus

• Die Pumpe, mit dem Nutzen bindet ATP, bindet 3 intrazelluläre Ionen von Na.
• ATP ist hydrolyzed, phosphorylation von der Pumpe an einem hoch erhaltenen aspartate Rückstand und nachfolgender Ausgabe von ADP führend.
• Eine Conformational-Änderung in der Pumpe stellt die Ionen von Na zur Außenseite aus. Die Phosphorylated-Form der Pumpe hat eine niedrige Sympathie für Ionen von Na, so werden sie veröffentlicht.
• Die Pumpe bindet 2 extracellular K Ionen. Das verursacht den dephosphorylation der Pumpe, es zu seinem vorherigen Conformational-Staat zurückkehrend, die K Ionen in die Zelle transportierend.
• Die Unphosphorylated-Form der Pumpe hat eine höhere Sympathie für Ionen von Na als K Ionen, so haben die zwei gebunden, werden K Ionen veröffentlicht. ATP, bindet und die Prozess-Anfänge wieder.

Regulierung

Endogen

Der Na/K-ATPase ist upregulated durch das LAGER. So, Substanzen, die eine Zunahme im LAGER upregulate der Na/K-ATPase verursachen. Diese schließen den ligands des G-coupled GPCRs ein. Im Gegensatz, Substanzen, die eine Abnahme im LAGER downregulate der Na/K-ATPase verursachen. Diese schließen den ligands des G-coupled GPCRs ein.

Zeichen: Frühe Studien haben die entgegengesetzte Wirkung angezeigt, aber, wie man später fand, waren diese wegen zusätzlicher Komplizieren-Faktoren ungenau.

Exogenous

Der Na-K-ATPase kann pharmakologisch modifiziert werden, indem er Rauschgifte exogenously verwaltet.

Zum Beispiel ist in der Membran von Herzzellen gefundener Na-K-ATPase ein wichtiges Ziel von Herzglycosides (zum Beispiel digoxin und ouabain), inotropic Rauschgifte hat gepflegt, Herzleistung durch die Erhöhung seiner Kraft der Zusammenziehung zu verbessern.

Die Zusammenziehung jedes Muskels ist von einem 100-zu 10,000mal höher abhängig als Ruhe intrazellulärer Konzentration von Ca, die, sobald es wieder auf seinem normalen Niveau durch ein Transportunternehmen-Enzym in der Plasmamembran und eine Kalzium-Pumpe in sarcoplasmic reticulum zurückgestellt wird, Muskel entspannt.

Da dieses Transportunternehmen-Enzym (Na-Ca translocator) den durch die Pumpe von Na-K erzeugten Anstieg von Na verwendet, um Ca vom intrazellulären Raum zu entfernen, läuft das Verlangsamen der Pumpe von Na-K auf ein dauerhaft höheres Niveau von Ca auf den Muskel hinaus, der schließlich zu stärkeren Zusammenziehungen führen wird.

Entdeckung

Na/K-ATPase wurde von Jens Christian Skou 1957 entdeckt, während man als Helfer-Professor an der Abteilung der Physiologie, Universität von Aarhus, Dänemark gearbeitet hat. Er hat seine Arbeit in diesem Jahr veröffentlicht.

1997 hat er eine Hälfte des Nobelpreises in der Chemie "für die erste Entdeckung eines Ion transportierenden Enzyms, Na, K-ATPase erhalten."

Gene

• Alpha: ATP1A1, ATP1A2, ATP1A3, ATP1A4. #1 herrscht in der Niere vor. #2 ist auch bekannt als "Alpha (+)"
• Beta: ATP1B1, ATP1B3,

Siehe auch

• V-ATPase
• aktiver Transport

Außenverbindungen

• RCSB Protein-Datenbank: Natriumskalium-Pumpe
• Videokhan-Akademie.