Natrium-kaliumpumpen är en proteinpump i djurs cellmembran som bidrar till att natrium har en högre koncentration utanför cellen än innanför, och kalium vice versa. Genom att använda sig av aktivtransport, kan proteinet flytta ut tre natriumjoner (Na+) och in två kaliumjoner (K+). På grund av att proteinet förflyttar jonerna över cellmembranet bildas det en koncentration gradient. Förflyttning av joner tar energi på grund av att det går emot diffusions kraften. Den aktiva transporten kräver energi från cellen, därför krävs det en adenosintrifosfat (ATP) vid varje förflyttning.[1][2][3] För att utvinna energi från ATP sker det en hydrolys och en fosfatgrupp binds till pumpen.[1] Natrium-kaliumpumparna använder sig av 10-40% av cellens ATP produktion.[2]

Figuren visar en natrium-kaliumpump. Pumpen är placerad i cellmembranet.

FunktionRedigera

Pumparnas primära funktion är att skicka signaler. Cellen gör detta med hjälp av tre olika metoder, vilopotential, aktionspotential och refraktärperiod. Pumparna kan framförallt finnas på cellmembranet hos nervceller.[2][3]

När cellen transporterar joner skapas det en negativ laddning. Detta skapas eftersom pumpen för ut tre natriumjoner (Na+) och in två kaliumjoner (k+). Vardera jon har en positiv laddning, underskottet av de positiva joner skapar en potential skillnad på ca -60mV.[3] När cellen uppnått denna potentialskillnad befinner sig cellen i vilopotential. När ett cellmembran får en signal så öppnar sig natrium-kaliumpumpen, eftersom nervcellen befinner sig i en koncentrationsskillnad så kommer de utflyttade natriumjonerna (Na+) strömma in. Detta händer på grund av diffusion. När natriumjonerna (Na+) förflyttas in i cellen så skapas det en signal. Signalen som bildas kan nå upp till 30mV.[3] Förändringen påverkar Na-K pumpen bredvid och signalen förs vidare. Denna process kallas för aktionspotential.[2]

En tid efter det att en aktionspotential har sket måste cellen återställa koncentrations gradienten. Denna period kallas refraktärperiod. Under denna tid kan cellen inte skicka en ny signal.[3]

Vid det tillfälle att man skulle sticka sig i fingret skickas det en signal från nervcellen, signalen som sickas är alltid -30mV, det vill säga att den upplevad smärtan ökar inte av hur stor laddningen signalen har. den avgörande faktorn är hur stor nålen är och hur djupt den går. Styrkan av impulsen påverkas inte av hur stor irritationen är hos nervcellen.[3]

MekanismRedigera

  1. Tre natriumjoner (Na+) binder sig till proteinkomplexet.
     
    Figuren visar de fyra olika stegen som natrium-kaliumpumpen utför.
  2. ATP-molekylen binder till proteinet (fosforylerar). En fosfor (P) binder sig till proteinkomplexet.
  3. Den nya fosfor (P) atomen som har bundits till proteinet skapar en förändring i proteinet som för natriumjonerna (Na+) över cellmembranet. Efter det att proteinet har spjälkat av natriumjonerna (Na+) på utsidan av cellmembranet så binds det två kaliumjoner (K+).
  4. Fosfor (P) släps och proteinet gör en ny strukturell förändring. Två kalium joner (K+) släpps på insidan av cellmembranet.

En vidare inblick i mekanismenRedigera

I steg ett av natrium-kaliumpumpens kedja binder tre natriumjoner (Na+) på den aktiva ytan av proteinet. tack vare att proteinet har en hög affinitet för natriumjoner (Na+) är det just dessa som binder till pumpen. När tre natriumjoner (Na+) har bundit sig till proteinkomplixet fosforesceras[4] pumpen. Det innebär att en fosfat grupp spjälkas av från en ATP och binder till natrium-kaliumpumpen. Denna reaktionen använder cellen föra att utvinna energi. Proteinet undergår en förändring, det en konformationsändring. Konformationsändring är en förändring i proteinets tredimensionella struktur. Konformationsändring flyttar natriumjonerna (Na+) genom proteinet och gör att det skapas en ny arkiv yta. Den nya aktiva yta har en hög affinitet för kaliumjoner (K+). När proteinet spjälkat de tre natriumjonerna (Na+) binder den till sig två kaliumjoner (K+). När dessa två joner har binder till proteinet släpps fosfatgruppen och det sker en konformationsändring[2]. Den nya strukturen på proteinet transporterar kaliumjonerna (K+) till insidan av cellmembranet. kaliumjonerna(K+) spjälkas av och proteinet har en hög affinitettill natriumjoner(Na+).

UpptäcktRedigera

Natrium-kaliumpumpen blev upptäckt av Jens Christian Skou. 1997 fick han ett delat nobelpriset nobelpris för sin upptäckt.[5] Jens Christian Skou fick priset för att finna den första jonförflytande enzymet[6].

ReferenserRedigera