ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม

ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม เป็นโปรตีนชนิดหนึ่งที่ยึดแน่นกับเยื่อหุ้มเซลล์ ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนนี้โซเดียมไอออนสามารถขนส่งออกจากเซลล์และโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ได้

ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมคืออะไร?

ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมเป็นปั๊มที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ด้วยการขนส่งโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนจะช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการคงไว้ซึ่งศักยภาพของเมมเบรนพักผ่อน

ในแต่ละรอบการสูบจะแลกเปลี่ยนโซเดียมไอออนสามตัว (Na + ไอออน) สำหรับโพแทสเซียมไอออนสองตัว (K + ไอออน) สิ่งนี้ก่อให้เกิดศักยภาพเชิงลบในพื้นที่ภายในเซลล์ เมื่อขนส่งไอออนเหล่านี้ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมจะใช้พลังงานในรูปของอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP)

ฟังก์ชันเอฟเฟกต์และงาน

ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมทำหน้าที่เป็นโปรตีนตัวพาเป็นหลัก มีสถานที่ที่มีผลผูกพันสามแห่งสำหรับไอออนของโซเดียมและไซต์ที่จับกับโพแทสเซียมไอออนสองแห่ง นอกจากนี้ยังมีไซต์ที่มีผลผูกพันสำหรับ ATP การใช้ ATP ปั๊มไอออนสามารถขนส่งโซเดียมไอออนสามตัวจากพลาสมาของเซลล์ไปยังช่องว่างนอกเซลล์ ในทางกลับกันมันลักลอบนำโพแทสเซียมไอออนสองตัวจากไซโทพลาซึมเข้าสู่เซลล์ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในหลายขั้นตอน

ในขั้นต้นโปรตีนตัวพาจะเปิดให้ไซโทพลาสซึม ไอออนโซเดียมสามตัวเข้าสู่โปรตีนผ่านทางช่องเปิดและผูกเข้ากับไซต์ที่มีผลผูกพันเฉพาะ ที่ด้านในของเมมเบรนโปรตีนโมเลกุลของ ATP จะตกตะกอนบนไซต์การจับที่กำหนด จากนั้นโมเลกุลนี้จะแยกออกพร้อมกับการปลดปล่อยน้ำ กลุ่มฟอสเฟตที่ได้จะถูกจับด้วยกรดอะมิโนของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมเป็นเวลาสั้น ๆ พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อโมเลกุลของ ATP แตกตัว สิ่งนี้จะเปลี่ยนการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมและโปรตีนตัวพาจะเปิดในทิศทางของพื้นที่นอกเซลล์

จากนั้นโซเดียมไอออนทั้งสามจะแยกออกจากไซต์ที่มีผลผูกพันและเข้าสู่ตัวกลางภายนอก ตอนนี้โพแทสเซียมไอออนสองตัวเข้าสู่โปรตีนผ่านช่องว่างที่เปิดอยู่ สิ่งเหล่านี้ยังแนบไปกับไซต์ที่มีผลผูกพัน ตอนนี้กลุ่มฟอสเฟตที่ถูกผูกไว้จะถูกแยกออกสิ่งนี้จะเปลี่ยนรูปแบบของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมให้กลับสู่สภาพเดิม ตอนนี้โพแทสเซียมไอออนจะละลายและไหลเข้าสู่ภายในเซลล์ ด้วยกระบวนการนี้ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมจะรักษาสิ่งที่เรียกว่าศักยภาพของเยื่อหุ้ม

การศึกษาการเกิดขึ้นและคุณสมบัติ

ศักยภาพของเมมเบรนพักจะอธิบายถึงศักยภาพของเมมเบรนของเซลล์ที่อาจเคลื่อนไหวได้ในสถานะพัก ศักยภาพของเมมเบรนพบได้โดยเฉพาะในเซลล์ประสาทหรือเซลล์กล้ามเนื้อ ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ศักยภาพของเยื่อหุ้มอยู่ระหว่าง -100 ถึง -50 mV สำหรับเซลล์ประสาทส่วนใหญ่จะอยู่ที่ -70 mV ภายในเซลล์มีประจุลบเมื่อเทียบกับภายนอกเซลล์

ศักยภาพในการพักผ่อนของเซลล์เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการนำกระแสกระตุ้นในเส้นประสาทและเพื่อควบคุมการหดตัวของกล้ามเนื้อ ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมสามารถยับยั้งโดยสารต่างๆ ตัวอย่างเช่นการเต้นของหัวใจไกลโคไซด์จะยับยั้งโปรตีนตัวพา Cardiac glycosides ถูกกำหนดไว้สำหรับภาวะหัวใจล้มเหลวเรื้อรังและภาวะหัวใจห้องบน โดยการยับยั้งปั๊มโซเดียมจะยังคงอยู่ในเซลล์มากขึ้น ความเข้มข้นของโซเดียมภายในเซลล์และความเข้มข้นของโซเดียมนอกเซลล์มาบรรจบกัน

โดยการยับยั้งตัวแลกเปลี่ยนโซเดียมแคลเซียมแคลเซียมจะยังคงอยู่ในเซลล์มากขึ้น สิ่งนี้จะเพิ่มความหดตัวของหัวใจ การยับยั้งปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมอาจทำให้เกิดภาวะโพแทสเซียมสูง ในทางกลับกันปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมสามารถกระตุ้นทางเภสัชวิทยาได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่นโดยการให้อินซูลินหรืออะดรีนาลีน การกระตุ้นปั๊มอาจส่งผลให้เกิดภาวะ hypokalaemia

โรคและความผิดปกติ

โรคที่หายากมากซึ่งมีพื้นฐานมาจากข้อบกพร่องในปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมคือการเริ่มมีอาการเฉียบพลันของกลุ่มอาการพาร์กินโซนิซึม - ดีสโทเนีย เป็นโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นลักษณะเด่นของ autosomal มักเริ่มในวัยเด็กหรือวัยรุ่น

Dystonia ที่มีอาการสั่นชักและการเคลื่อนไหวโดยไม่สมัครใจเกิดขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมง หลังจากนั้นไม่นานมีการขาดการออกกำลังกายอย่างรุนแรงจนถึงขั้นและรวมถึงการไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ ยังไม่ทราบวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพสำหรับโรคนี้

การศึกษาในสัตว์บางชิ้นชี้ให้เห็นว่าข้อบกพร่องในปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมอาจเป็นสาเหตุของโรคลมบ้าหมูได้ ในขณะที่ค้นหาข้อบกพร่องทางพันธุกรรมที่อาจทำให้เกิดโรคลมบ้าหมูนักวิจัยพบการกลายพันธุ์ของยีน ATP1a3 สิ่งนี้มีหน้าที่ในการทำงานของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม ในภาษาเยอรมันโรคลมบ้าหมูเรียกอีกอย่างว่าอาการชักหรือโรคลมบ้าหมู อาการที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับภูมิภาคของสมองที่ถูกขับออกไปในระหว่างการจับกุม

ตัวอย่างเช่นการกระตุกหรือความตึงเครียดของกล้ามเนื้ออาจเกิดขึ้นได้ผู้ที่ได้รับผลกระทบสามารถแสดงออกอย่างเสียงดังเมื่อถูกโจมตีหรือรับรู้ฟ้าผ่าลายเส้นหรือเงา ความผิดปกติของกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์หรือความผิดปกติของการรับรู้เสียงอาจเกิดขึ้นได้ ภาวะที่เรียกว่า epilepticus โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ เหล่านี้เป็นอาการชักแบบโทนิค - คลินิกโดยทั่วไปซึ่งสามารถอยู่ได้ตั้งแต่ 5 ถึง 30 นาที

ข้อบกพร่องในปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมอาจเป็นสาเหตุของไมเกรนได้ นักวิจัยได้ค้นพบการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของโครโมโซม 1 ในไมเกรน ยีนนี้นำไปสู่ความบกพร่องของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมในเยื่อหุ้มเซลล์ เป็นผลให้เซลล์ป่องและกลม สิ่งนี้ควรจะทำให้เกิดอาการปวดตามลักษณะของไมเกรน ไมเกรนเป็นโรคทางระบบประสาทที่มีผลต่อประชากรประมาณ 10% ผู้หญิงได้รับผลกระทบบ่อยกว่าผู้ชาย ภาพทางคลินิกของไมเกรนมีความแปรปรวนมาก

โดยทั่วไปอาการชักกระตุกและปวดหัวข้างเดียว เหล่านี้เกิดซ้ำเป็นระยะ นอกจากนี้อาการต่างๆเช่นคลื่นไส้อาเจียนความไวต่อเสียงหรือความไวต่อแสงอาจเกิดขึ้นได้ ผู้ป่วยบางรายรายงานการรบกวนทางสายตาหรือทางประสาทสัมผัสในการรับรู้ก่อนการโจมตีไมเกรนจริง หนึ่งพูดถึงออร่าไมเกรน ไมเกรนเป็นการวินิจฉัยของการยกเว้นและไม่สามารถรักษาให้หายได้ในขณะนี้