Pompa Sodowo-potasowa. Biologiczne mechanizmy zachowania PDF

Preview

Summary

czym jest pompa sodowo-potasowa. mechanizmy i działanie. przedmiot - biologiczne mechanizmy zachowania...

Description

POMPA SODOWO-POTASOWA

Błona komórkowa neuronu, która jest dwuwarstwową błoną lipidową, prócz wielu osadzonych w niej różnego rodzaju białek, zawiera także cylindryczne cząsteczki białek, określanych jako pompy sodowo-potasowe. Ich działanie jest niezwykle istotne w utrzymaniu potencjału spoczynkowego nieaktywnego neuronu, bez którego utraciłby on możliwość przekazywania impulsów. Potencjał spoczynkowy neuronu jest zjawiskiem, w którym błona komórkowa – przy nieobecności czynników zewnętrznych – zachowuje potencjał elektryczny. Wynika on głównie z obecności ujemnie naładowanych cząsteczek białkowych wewnątrz komórki nerwowej oraz utrzymywaniu równowagi między oddziaływaniem dwóch podstawowych „sił”, czyli dyfuzji i potencjału elektrostatycznego. Należy dodać, iż jonów sodu jest znacznie więcej na zewnątrz neuronu, niż w jego wnętrzu, natomiast jonów potasu przeciwnie – ich stężenie jest wyższe wewnątrz komórki niż na zewnątrz, ponadto skupione są one w pobliżu błony komórkowej (dlatego można powiedzieć, że przestrzeń międzykomórkowa i środek komórki mają potencjał zerowy). Tak w przypadku dyfuzji, gdzie jony dążą do tego, aby być równomiernie rozłożone, tak w przypadku ładunku elektrycznego, który przyciąga przeciwstawne ładunki i odpycha podobne – błona komórkowa, gdyby nie posiadała właściwości selektywnego przepuszczania związków chemicznych, nie mogłaby utrzymać stanu polaryzacji. Tym samym selektywna przepuszczalność błony komórkowej, poprzez zapobieganie wpływaniu z powrotem do wnętrza komórki wypompowanych jonów sodu, wspomaga skuteczność pomp sodowo-potasowych, które w momencie, gdy neuron jest w stanie spoczynku – zaś błona komórkowa zamyka kanały przepływu sodu i

przymyka kanały przepływu potasu - przenoszą jony sodowe na zewnątrz, a jony potasowe do wnętrza komórki. Prawdopodobnie w błonie komórkowej znajduje się bardzo wiele pomp sodowo – potasowych, które jako kompleksy białkowe, są mechanizmem aktywnego transportu, wymagającym energii oraz spełnienia wielu warunków. Oprócz jonów sodu i potasu, dla poprawnego działania pompy sodowopotasowej konieczne jest także określone stężenie magnezu, tlenu, cukru w postaci glukozy (i innych), oraz bardzo dużych ilości ATP, czyli organicznego związku chemicznego, którego zadaniem (m.in.) jest magazynowanie energii (energia ta przechowywana jest w wysokoenergetycznych wiązaniach, które znajdują się między grupami fosforanowymi). Działanie pompy sodowo-potasowej można przedstawić w dwóch etapach: 

w pierwszym etapie pompa sodowo – potasowa, jako białko otwarte do wnętrza komórki, jest przygotowane na związanie jonów sodu, by następnie umożliwić zawiązanie ATP (zależne od jonów sodu); wówczas przy zawiązaniu ATP oraz obecności trzech jonów sodu we wnętrzu pompy sodowo-potasowej, następuje oderwanie się jednej reszty fosforanowej (ATP przekształca się w ADP) oraz wydzielenie się energii, co z kolei powoduje zmiany konformacyjne w białku (pompie sodowo-potasowej), czyli zmiany jego kształtu przez obrót i otworzenie się na zewnętrz komórki. W ten sposób 3 jony sodu z wnętrza pompy sodowo- potasowej zostają przetransportowane

na

zewnątrz

i

uwolnione

w

przestrzeni

międzykomórkowej. 

w drugim etapie, miejsce uwolnionych jonów sodu w pompie sodowo -potasowej, zostaje zajęte przez dwa jony potasu, znajdujące się na zewnątrz komórki. Po związaniu się jonów potasu z pompą sodowo – potasową, następuje również związanie się z nią ATP (zależne od jonów potasu), a następnie wyzwolenie grupy fosforanowej i ponowne doprowadzenie do

konformacji białka, czyli zmianie jego kształtu i obrocie do wnętrza komórki. W ten sposób dwa jony zostają przetransportowane i uwolnione we wnętrzu komórki, natomiast od białka oddziela się grupa fosforanowa. Kolejne etapy funkcjonowania pompy sodowo-potasowej są od siebie współzależne: czyli związanie się jonów Na +, które z kolei pozwalają na związanie się ATP i umieszczenie reszty fosforanowej w odpowiednim miejscu pompy sodowo-potasowej, prowadzi do konformacji białka i uwolnieniu trzech jonów sodowych do przestrzeni międzykomórkowej, z której następnie są pobierane dwa jony potasowe K+, które z kolei na zasadzie tego samego procesu tym razem skierowanego w stronę przeciwną, są – dzięki pompie sodowopotasowej - transportowane do wnętrza komórki. Możemy więc powiedzieć, iż mamy do czynienia ze swego rodzaju „drzwiami wahadłowymi”, które otwierając się raz z jednej, raz z drugiej strony, w sposób selektywny wyrzucają 3 jony sodu z wnętrza komórki, by w ich miejsce wprowadzić 2 jony potasu. Utrzymanie odpowiedniej równowagi między jonami sodu i jonami potasu jest dla neuronów absolutnie niezbędne do tego, aby mogły one utrzymać potencjał spoczynkowy, i w konsekwencji wygenerować potencjał czynnościowy – czyli po prostu, aby neurony były w stanie się między sobą komunikować, oraz by nasz układ nerwowy mógł odpowiednio funkcjonować.

Źródła:

Kalat J.W. “Biologiczne podstawy psychologii”, tłum. M.Binder, M.Kuniecji, A.Jarmocik, PWN, Warszawa „Mechanizm działania pompy sodowo - potasowej”, https://pl.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervoussystem/v/correction-to-sodium-and-potassium-pump-video, z dnia 29.04.2020...