ナトリウムカリウムポンプの機能、機能および重要性



の カリウムナトリウムポンプ ナトリウムイオンを動かす能動的な細胞輸送メカニズム+細胞の内側から外側へ、そしてカリウムイオン（K）+）反対方向に。ポンプは両方のイオンに特徴的な濃度勾配を維持する責任があります。.

イオンがセル内で非常に集中しているとき、それは外部と濃度を一致させるためにイオンを離れる傾向があるので、このイオン輸送は通常の濃度勾配に対して起こる。カリウムナトリウムポンプはこの原則を破り、そうするためにはATPの形のエネルギーが必要です.

実際、このポンプは能動的な細胞輸送のモデル例です。ポンプは、細胞内外のイオンの移動を行う酵素的性質の複合体によって形成されています。それは動物細胞の全ての膜に存在していますが、それはニューロンや筋肉細胞のようなある種のタイプにおいてより豊富です。.

ナトリウムおよびカリウムイオンは、とりわけ、細胞容積の維持および調節、神経インパルスの伝達、筋肉収縮の発生などの様々な生物学的機能にとって極めて重要である。.

索引

  • 1操作
    • 1.1細胞輸送の基本原理
    • 1.2能動輸送と受動輸送
    • 1.3ナトリウムカリウムポンプの特徴
    • 1.4ナトリウムカリウムポンプのしくみ?
    • 1.5 ATPアーゼ
    • 1.6リジェニックおよびエレクトロジェニックイオンポンプ
    • 1.7ポンプ速度
    • 1.8輸送速度論
  • 2機能と重要性
    • 2.1セルボリュームコントロール
    • 2.2静止膜電位
    • 2.3神経質な衝動
  • 3つの抑制剤
  • 4参考文献

操作

細胞輸送の基本原理

ナトリウム - カリウムポンプの操作を詳しく調べる前に、細胞輸送に関して最もよく使われる用語を理解し定義する必要があります。.

細胞はそれらの外部環境と材料の絶え間ない交換の中にあります。この動きは、分子が細胞の都合で出入りすることを可能にする半透性脂質膜の存在のおかげで起こる。膜は非常に選択的な実体です.

生体膜は脂質だけで構成されているわけではありません。それらはまたそれらに交差するかまたは他の経路によってこれらにそれら自身を固定することができるそれらに結合した一連のタンパク質を有する。.

膜の内部の無極性挙動を考えると、極性物質の侵入は妥協される。しかしながら、極性分子の置換は異なるプロセスに従うために必要である。それ故、細胞はこれらの極性分子の通過を可能にするメカニズムを持たなければならない。.

膜を通る分子の通過は、物理的原理によって説明することができる。拡散は、高濃度の領域から濃度の低い領域への分子のランダムな移動です。.

また、半透膜を通る水の移動は浸透によって説明されます。これは、溶質の濃度が高いところで水の流れが起こるプロセスです。.

能動および受動輸送

エネルギーの使用の有無に応じて、膜を通る輸送は受動的と能動的に分類されます。. 

溶質が受動的に輸送されるとき、それは単純な拡散の原理に従って、濃度勾配に有利に働くだけである。.

それは、膜を通して、水性チャネルを通して、またはプロセスを促進する輸送分子を使用してそれを行うことができる。トランスポーター分子の役割は、それが膜を通過できるように極性物質を「隠す」ことです.

溶質が膜の両側でそれらの濃度を等しくし、そして流れが停止する時点になる。もし分子をある方向に動かしたいのなら、システムにエネルギーを注入する必要があります。.

荷電分子の場合、濃度勾配と電気勾配を考慮に入れなければならない。.

ATPを使用して粒子を高濃度領域に移動させるアクティブトランスポートの存在により、細胞はこれらの勾配を平衡状態から遠ざけるために多くのエネルギーを投入します。.

ナトリウムカリウムポンプの特徴

細胞内では、カリウム濃度は細胞外と比較して約10〜20倍高い。同様に、ナトリウムイオンの濃度は細胞外ではるかに高い.

これらの濃度勾配を維持する原因となるメカニズムは、動物細胞の原形質膜に固定された酵素によって形成されるナトリウムカリウムポンプです。.

それは膜の一方の側からもう一方の側へと一種の分子を交換するので、それはアンチポートタイプである。ナトリウム輸送は外側に起こり、カリウム輸送は内側に起こる.

比率に関しては、ポンプはセル内部からの3つのナトリウムイオンによる外部からの2つのカリウムイオンの必須の交換を必要とします。カリウムイオンが不足していると、通常発生するナトリウムイオンの交換はできません。.

ナトリウムカリウムポンプのしくみ?

最初のステップは、ATPaseタンパク質中の3つのナトリウムイオンの固定です。 ADPおよびリン酸中のATPの分解が起こる。この反応で放出されたリン酸はタンパク質と結合しており、輸送チャネルに立体配座の変化を引き起こします。.

この工程はタンパク質のリン酸化として知られている。これらの修飾により、ナトリウムイオンは細胞の外側に放出される。その後、外側からの2つのカリウムイオンの結合が起こります.

タンパク質内では、リン酸基は結合されておらず（タンパク質は脱リン酸化されている）、タンパク質はその初期構造に戻る。この段階で、カリウムイオンは入ることができます.

ATPase

構造的には、「ポンプ」は、細胞質に面する表面にナトリウムイオンおよびＡＴＰに対する結合部位を有し、細胞の外側に面する部分にはＡＴＰアーゼ型の酵素の部位である。カリウムへの結合.

哺乳動物細胞において、細胞外Ｋ ＋イオンによる細胞質内Ｎａ ＋イオンの交換は、ＡＴＰアーゼと呼ばれる、膜に固定された酵素によって媒介される。イオン交換は膜電位に変換されます.

この酵素は２つのサブユニットを有する２つの膜ポリペプチドからなる：アルファ１１２ｋＤおよびベータ３５ｋＤ。.

イオンポンプ、リジェニックおよびエレクトロジェニック

膜を通るイオンの移動は等しくないので（３つのナトリウムイオンに対して２つのカリウムイオン）、外側への正味の移動はポンピングサイクル毎に正電荷を含む。.

これらのポンプは電荷の正味の移動を含み、膜貫通電流を生成するので、リオジェニックと呼ばれます。電流が膜電圧に影響を与える場合、ポンプは起電と呼ばれます.

ポンプ速度

通常の条件下では、細胞の外部に送り出されるナトリウムイオンの量は細胞に入るイオンの数に等しいので、運動の正味の流れはゼロに等しい.

細胞の外側と内側に存在するイオンの量は、2つの要因によって決定されます。ナトリウムの能動輸送が起こる速度と、それが拡散プロセスを介して再び入る速度です。.

論理的には、拡散による進入速度は、細胞内および細胞外環境において必要な濃度を維持するためにポンプが必要とする速度を決定する。濃度が上がると、ポンプの速度が上がります.

輸送動力学

能動輸送は、相当数の酵素に特徴的なミカエリス - メンテン動力学を示す。同様に、それは類似の分子によって阻害される.

機能と重要性

細胞量のコントロール

ナトリウムカリウムポンプは、最適な細胞量を維持する役割を果たします。この系はナトリウムイオンの排出を促進する。それゆえ、細胞外環境は正電荷を獲得する。電荷の引力により、塩素や重炭酸イオンなどのイオンは負電荷を帯びて蓄積します。.

この時点で、細胞外液はかなりの量のイオンを持っています。それは浸透によって - これらの溶質を希釈するために - 細胞の内側から外側への水の動きを生み出します.

静止膜電位

ナトリウムカリウムポンプは神経インパルスにおけるその役割で知られています。ニューロンと呼ばれる神経細胞は電気的に活性でインパルス輸送に特化しています。ニューロンでは、「膜電位」について話すことができます.

膜電位は、膜の両側に不等イオン濃度があるときに生じる。セルの内側には大量のカリウムがあり、外側にはナトリウムが豊富に含まれているので、.

膜電位は、細胞が静止している（活動的またはシナプス後事象がない）ときの活動電位と同様に区別することができる。.

セルが静止しているとき、−９０ｍＶの電位が確立され、この値は主にナトリウムカリウムポンプによって維持される。研究した細胞の大部分では、静止電位は-20 mVから-100 mVの範囲です。.

神経質な衝動

神経インパルスはナトリウムチャンネルの開放をもたらし、膜に不均衡を生じさせ、そして「脱分極」されると言われる。それは正電荷を有するので、負荷の逆転が膜の内側に生じる。.

課されたものが終わると、カリウムチャネルの開口が起こり、セル内の電荷を補充する。このときナトリウムカリウムポンプは前記イオンの濃度を一定に保つ。.

阻害剤

カリウムナトリウムポンプは強心配糖体ウアビンによって抑制することができます。この化合物が細胞の表面に到達すると、イオンの結合部位について競合します。それはまたジゴキシンのような他の配糖体によって抑制されます.

参考文献

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