Активный транспорт натрия, калия

Активный транспорт натрия, калия и кальция. Транспорт протонов

Активный транспорт натрия, калия

Существование градиентов концентрации Na, К и Са между внутри- и внеклеточной средой — основное условие поддержания потенциала покоя и элек­трической возбудимости нервных и мышечных клеток несмотря на существование значительного градиента концентрации К⁺ между клетками и средой, эти ионы находятся почти в равновесии.

Градиент концентрации и градиент потенциала направлены в противоположные стороны.

Распределение Na значительно отличается от равновесного: оба компонента
пассивного потока — по градиенту концентрации и в направлении электриче­
ского поля — направлены внутрь клетки. Для поддержания низкого неравновесного уровня концентрации Na+ в клетке необходим механизм активного выведения в среду.

Активный транспорт Na+ в нервных клетках осуществляется Na+, К+-АТФазой,
локализованной в плазматических мембранах.

Na⁺, К⁺-АТФаза-фермент состоит из 2 полипептидных цепей с молеку­лярной массой 84000 и 5700, которые формируют большую и малую субъединицы фермента. Белок прочно связан с фосфолипидами, полное удаление которых из мембран приводит к исчезновению АТФазной активности.

Схема работы насоса

Na, + Е1-АТФ ->Na1E1-АТФ -> Na_e-E1~P ->Е₂-Р + Na_e

К_е + Е₂-Р -> КiЕ₂-Р >-+Е₂ + Р + К_i

На внутренней стороне мембраны в присутствии Na⁺ и Mg-АТФ фосфорилирование белка.

В ходе реакции освобождается АДФ.

В результате фосфо-рилирования конформация белка изменяется таким образом, что обеспечивается переход Na на внешнюю поверхность мембраны Na_e, а белок переходит в состояние Е₂—Р.

На следующей стадии изменяется сродство фермента к ионам К и Na, так что связывается К+.

К⁺ переносится внутрь, а белок Е₂—Р дефосфорилирует-ся и возвращается к исходному конформационному состоянию.

Конформационные изменения АТФазы сопровождаются переносом К⁺ и Na⁺ в разных направлениях.

Ионофорные центры связывания К⁺ и Na⁺ удалены в белке от каталитического центра фермента.

В центре за счет энергии гидролиза АТФ индуцируются конформационные переходы между состояниями Е1 и Е₂ всего белка, в которых АТФаза обладает разным сродством к К⁺ и Na⁺.

Ионофорные центры связывания К⁺ и Na⁺ удалены в белке от каталитического центра фермента. В этом центре за счет энергии гидролиза АТФ индуцируются конформационные переходы между состояниями Е1 и E2 всего белка, в которых АТФаза обладает разным сродством к К⁺ и Na⁺.

Рис 1 Схематическое изображение каталитического центра Na+ K+- АТФазы (СМ РИСУНОК)