Ugrás a tartalomhoz

Sejtbiológia

Balázs Margit (2011)

Debreceni Egyetem

Aktív transzport, Na+ K+ -ATPáz

Aktív transzport, Na+ K+ -ATPáz

Az aktív transzportnál, hasonlóan a facilitált (passzív) transzporthoz a transzporter fehérje specifikus a szállított molekulára, ionra, anyagra, hasonlóan az enzimreakciókhoz specifikusan gátolható és ugyancsak telítési kinetikával írható le a működése.

Elsődleges és másodlagos aktív transzport

Elsődleges aktív transzport: az ATP terminális foszfátcsoportjának hidrolízise révén fedezi a transzport folyamat energia igényét.

Pl: plazmamembránban található Na+/K+ ATPáz (Na+/K+ pumpák, a sejtekben a Na+ és K+ megfelelő eloszlását biztosítják), a sejtek Ca2+ homeosztázisában meghatározó szerepet játszó Ca2+-ATPáz (Ca2+ pumpák), ABC transzporterek.

3.13. ábra - Elsődleges aktív transzport sematikus ábrázolása

Elsődleges aktív transzport sematikus ábrázolása

Másodlagos aktív transzport: nem közvetlen ATP hidrolízis felhasználásával történik, a sejt a célmolekula szállítását egy másik molekula energiagradiensének felhasználásával biztosítja, aminek fenntartásához aktív transzport szükséges.

3.14. ábra - Másodlagos aktív transzport sematikus ábrázolása

Másodlagos aktív transzport sematikus ábrázolása

Pl: glukóz-Na+ szimport, aminosav-Na+-szimport, glukóz és bizonyos aminosavak felszívódása a bélhámsejteken keresztül, neorutranszmitterek transzportja az idegi membránokban.

A Na+/K+ ATP-áz - Na+/K+ pumpa, pumpafehérjék működése és funkcionális jelentősége

Az élő sejtek külső és belső tere között az ion koncentrációk igen jelentős különbséget mutatnak. Jelentős nagyságrendbeli különbség jellemző a Na+ és K+ ionok extra és intracelluláris koncentrációjára. A Na+ ionok koncentrációja 10-15 mM a citoplazmában, míg az extracelluláris térben 140 mM, ugyanakkor a K+ a citoplazmában 145 mM és az extracelluláris térben 4 mM. 

3.15. ábra - A Na+-K+ ATP-áz működése

A Na+-K+ ATP-áz működése

i: intracelluláris, e: extracelluláris ion koncentrációkat jelöli. A sejtek nyugalmi potenciáljában az ábrán szereplő koncentrációk meghatározóak, ennek értéke 60-90 mV között van.

http://www.youtube.com/watch?v=Kk15042tqE4&feature=related

A Na+/K+ ATP-áz szerepe:

  • a sejtek plazmamembrán-potenciáljának (60-90 mV) fenntartása

  • ozmotikus nyomás csökkentése

  • energia másodlagos aktív transzporthoz

A pumpa-fehérje egy olyan integráns tetramer membránfehérje, mely 2 alfa (ezen keresztül zajlik az iontranszport) és 2 béta-glikoprotein (szerepe a fehérje konformációjának és flexibilitásának szabályozása) alegységből áll. Az enzimet az extracelluláris térben a K+ ion, intracelluláris térben a Na+ ion aktiválja, működésékez mindkét ion együttes hatása szükséges. Ezek a pumpák kulcsszerepet játszanak legtöbb emlős sejttípus (pl. vese, szív, idegsejtek) Na+/K+ ion kapcsolt transzportjában, de meghatározó a szerepük a sejtek különböző ingerek következtében megváltozott ún. akciós potenciálját követő nyugalmi membránpotenciáljának visszaállításában is, így a sejteket ismételt inger érheti.

Az enzim működését gátolni lehet, ezt a tulajdonságot terápiás céllal alkalmazzák. Na+/K+ ATP-áz specifikus gátlói az extracelluláris oldalon kötődő szív-glikozidok, melyek olyan szteránvázas vegyületek, melyeket kiterjedten alkalmaznak a szívműködés fokozására. Az egyik legaktívabb vegyület az ouabain vagy sztrofantin, melynek hatására emelkedik az intracelluláris Na+ ion koncentráció, ennek hatására a két irányban működni képes Na+- Ca2+ cseretranszport eredményeként Ca2+ lép be a sejtekbe, és közvetlenül ez felelős a szívizom-kontrakció fokozásáért.