Bơm natri-kali

Các Bơm natri-kali là một protein xuyên màng được gắn chặt trong màng tế bào. Với sự trợ giúp của protein này, các ion natri có thể được vận chuyển ra khỏi tế bào và các ion kali vào trong tế bào.

Bơm natri-kali là gì?

Bơm natri-kali là một bơm nằm trong màng tế bào. Bằng cách vận chuyển các ion natri và kali, nó đảm bảo rằng cái gọi là điện thế màng nghỉ được duy trì.

Trong mỗi chu kỳ bơm, nó trao đổi ba ion natri (ion Na +) cho hai ion kali (ion K +). Điều này tạo ra một điện thế âm trong không gian nội bào. Khi vận chuyển các ion này, bơm natri-kali sẽ tiêu thụ năng lượng dưới dạng adenosine triphosphate (ATP).

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Bơm natri-kali hoạt động chủ yếu như một protein mang. Nó có ba vị trí liên kết đối với ion natri và hai vị trí liên kết đối với ion kali. Ngoài ra còn có một vị trí liên kết cho ATP. Sử dụng ATP, bơm ion có thể vận chuyển ba ion natri từ huyết tương tế bào vào không gian ngoại bào. Đổi lại, nó buôn lậu hai ion kali từ tế bào chất vào tế bào. Quá trình này diễn ra trong một số bước.

Ban đầu, protein mang mở ra tế bào chất. Ba ion natri đi vào protein qua lỗ mở và liên kết với các vị trí liên kết cụ thể. Ở bên trong màng protein, một phân tử ATP cũng định cư trên vị trí liên kết được chỉ định. Phân tử này sau đó được tách ra cùng với sự giải phóng nước. Nhóm phốt phát tạo thành được liên kết trong một thời gian ngắn bởi một axit amin của bơm natri-kali. Năng lượng được giải phóng khi phân tử ATP bị phá vỡ. Điều này làm thay đổi sự sắp xếp trong không gian của bơm natri-kali và protein mang sẽ mở ra theo hướng của không gian ngoại bào.

Ba ion natri sau đó tách ra khỏi vị trí liên kết của chúng và do đó đi vào môi trường bên ngoài. Hai ion kali đi vào protein qua khe hở. Những thứ này cũng đính kèm vào các vị trí ràng buộc. Nhóm phốt phát liên kết bây giờ được tách ra.Điều này làm thay đổi cấu trúc của bơm natri-kali trở lại trạng thái ban đầu. Các ion kali lúc này sẽ hòa tan và chảy vào bên trong tế bào. Thông qua quá trình này, bơm natri-kali duy trì những gì được gọi là điện thế màng nghỉ.

Giáo dục, Sự xuất hiện & Thuộc tính

Điện thế màng nghỉ mô tả điện thế màng tế bào có khả năng bị kích thích ở trạng thái nghỉ. Điện thế màng đặc biệt được tìm thấy trong các tế bào thần kinh hoặc tế bào cơ. Tùy thuộc vào loại tế bào, điện thế màng nghỉ nằm trong khoảng -100 đến -50 mV. Đối với hầu hết các tế bào thần kinh, nó là -70 mV. Mặt trong tế bào tích điện âm so với mặt ngoài tế bào.

Điện thế nghỉ của tế bào là điều kiện tiên quyết để dẫn truyền hưng phấn trong thần kinh và kiểm soát sự co cơ. Bơm natri-kali có thể bị ức chế bởi nhiều chất khác nhau. Ví dụ, glycosid tim ức chế protein mang. Các glycoside trợ tim được kê đơn cho trường hợp suy tim mãn tính và rung nhĩ. Bằng cách ức chế bơm, nhiều natri vẫn còn trong tế bào. Nồng độ natri nội bào và nồng độ natri ngoại bào hội tụ.

Bằng cách ức chế chất trao đổi natri-canxi, nhiều canxi vẫn còn trong tế bào. Điều này làm tăng sức co bóp của tim. Ức chế bơm natri-kali cũng có thể dẫn đến tăng kali huyết. Ngược lại, bơm natri-kali cũng có thể được kích thích về mặt dược lý. Điều này được thực hiện, ví dụ, bằng cách sử dụng insulin hoặc adrenaline. Kích thích bơm có thể gây hạ kali máu.

Bệnh & Rối loạn

Một căn bệnh rất hiếm gặp do khiếm khuyết trong bơm natri-kali là khởi phát cấp tính của hội chứng parkinson-loạn trương lực cơ. Đây là một bệnh di truyền tính trạng trội trên NST thường. Nó thường bắt đầu ở thời thơ ấu hoặc thanh thiếu niên.

Rối loạn trương lực cơ với các cơn run, co giật và các cử động không tự chủ xảy ra trong vòng vài giờ. Sau một thời gian ngắn, người bệnh thiếu khả năng vận động nghiêm trọng và bao gồm cả tình trạng bất động. Một liệu pháp hiệu quả cho căn bệnh này vẫn chưa được biết đến.

Một số nghiên cứu trên động vật cho thấy những khiếm khuyết trong bơm natri-kali có thể là nguyên nhân có thể gây ra bệnh động kinh. Trong khi tìm kiếm các khiếm khuyết di truyền có thể gây ra chứng động kinh, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một đột biến trong gen ATP1a3. Điều này chịu trách nhiệm cho hoạt động của bơm natri-kali. Trong tiếng Đức, chứng động kinh còn được gọi là chứng co giật hoặc chứng động kinh. Tùy theo vùng não thải ra trong cơn co giật mà có các triệu chứng khác nhau.

Ví dụ, co giật hoặc căng cơ có thể xảy ra, những người bị ảnh hưởng có thể thể hiện bản thân lớn trong các cuộc tấn công hoặc họ có thể nhìn thấy tia chớp, sọc hoặc bóng. Rối loạn mùi khó chịu hoặc rối loạn cảm nhận âm thanh cũng có thể xảy ra. Cái gọi là trạng thái động kinh nói riêng có thể đe dọa tính mạng. Đây là những cơn co giật tăng trương lực tổng quát có thể kéo dài từ 5 đến 30 phút.

Một khiếm khuyết trong máy bơm natri-kali cũng có thể là nguyên nhân có thể gây ra chứng đau nửa đầu. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra những thay đổi di truyền trên nhiễm sắc thể số 1 ở người đau nửa đầu. Gen này dẫn đến lỗi bơm natri-kali trong màng tế bào. Kết quả là các tế bào căng phồng và tròn trịa. Điều này được cho là gây ra cơn đau đặc trưng của chứng đau nửa đầu. Đau nửa đầu là một bệnh thần kinh ảnh hưởng đến khoảng 10% dân số. Phụ nữ bị ảnh hưởng thường xuyên hơn đáng kể so với nam giới. Hình ảnh lâm sàng của chứng đau nửa đầu rất thay đổi.

Điển hình là chứng đau đầu co giật, rung giật và một bên. Những điều này lặp lại theo định kỳ. Ngoài ra, có thể xảy ra các triệu chứng như buồn nôn, nôn, nhạy cảm với tiếng ồn hoặc nhạy cảm với ánh sáng. Một số bệnh nhân báo cáo rối loạn thị giác hoặc cảm giác trong nhận thức trước khi cơn đau nửa đầu thực sự lên. Ở đây người ta nói về một cơn đau nửa đầu. Chứng đau nửa đầu là một chẩn đoán loại trừ và hiện không thể chữa khỏi.