Роль na-k-насоса. Активний транспорт іонів кальцію і водню в клітині

Відео: Натрій-калієвий насос

Однією з численних важливих функцій Na + / K + -Hacoca є регуляція обсягу кожної клітини. Без функціонування цього насоса більшість клітин організму будуть набухати, поки не лопнуть. Механізм регуляції обсягу наступний: всередині клітини багато білків і інших органічних молекул, які не можуть покинути клітку. Більшість з них негативно заряджені і тому пов`язують велику кількість іонів калію, натрію та інших позитивно заряджених іонів. Всі ці молекули і іони викликають осмос води в клітину. Без регуляції осмосу клітина буде необмежено розбухати аж до розриву мембрани. У нормі механізмом для запобігання цьому є Na + / K + -Hacoc. Згадаймо, що в результаті роботи насоса 3 іона натрію виводяться назовні, а 2 іона калію закачуються всередину. Крім того, мембрана набагато менш проникна для іонів натрію, ніж для калію, тому іони натрію, опинившись зовні, в основному там і залишаються. Отже, присутній загальна втрата іонів кліткою, що, в свою чергу, ініціює осмос води з клітини.

Коли клітина починає розбухати, це автоматично активує Na + / K + -Hacoc, забезпечуючи видалення з клітини ще більшого числа іонів разом з водою. Таким чином, Na + / K + -Hacoc здійснює безперервну регуляцію об`єму клітини, підтримуючи його в нормальних межах.

Електрогенних природа натрій-калієвого насоса. Як відомо, Na + / K + -Hacoc викачує 3 іона натрію назовні на кожні 2 іона калію, що входять всередину. Це означає, що 1 позитивний заряд виводиться назовні при кожному циклі роботи насоса. Створюється надлишок позитивних зарядів на поверхні клітини і дефіцит позитивних іонів всередині клітини, тобто внутрішня частина клітини заряджається негативно. У зв`язку з цим Na + / K + -Hacoc називають електрогенних, оскільки він створює трансмембранну різниця потенціалів, а наявність електричного потенціалу є основою для передачі сигналів в нервових і м`язових волокнах.

Первинно активний транспорт іонів кальцію

Іншим важливим механізмом первинно активного транспорту є кальцієвий насос. У нормі іони кальцію у внутрішньоклітинному цитозолі практично всіх клітин містяться в надзвичайно низькій концентрації - приблизно в 10000 разів меншою, ніж у позаклітинній рідині. Це забезпечується головним чином двома кальцієвими насосами. Один з них знаходиться в клітинній мембрані і викачує іони кальцію з клітини. Інший перекачує іони кальцію в одну або більше пористих внутрішньоклітинних органел, таких як саркоплазматический ретикулум в м`язових клітинах або мітохондрії у всіх клітинах. У кожному з цих випадків білок-переносник пронизує мембрану наскрізь і функціонує як АТФ-аза, що має таку ж здатність розщеплювати АТФ, як і АТФ-аза білка-переносника іонів натрію. Різниця полягає в тому, що цей білок має високоспецифічні місце зв`язку для кальцію, а не для натрію.

Відео: Калій-натрієвий насос.flv

первинно активний транспорт іонів водню особливо важливий в двох ділянках тіла: (1) в залозах шлунка-(2) в кінцевій частині дистальних канальців і кортикальних відділах збірних трубочок нирок.

У залозах шлунка глибоко розташовані парієтальні клітини мають найпотужніший первинно активний механізм для перенесення іонів водню в порівнянні з будь-якою іншою частиною тіла. Це є основою для секреції соляної кислоти в шлунку. У секреторних кінцях парієтальних клітин шлункових залоз концентрація іонів водню підвищується в мільйон разів, потім вони виділяються в шлунок разом з іонами хлору, формуючи соляну кислоту.

У ниркових канальцях є спеціальні вставні клітини в кінцевій частині дистальних канальців і в кортикальних відділах збірних трубочок, де також відбувається первинно активний транспорт іонів водню. У цьому випадку велика кількість іонів водню секретується з крові в сечу з метою видалення надлишку цих іонів з рідин організму проти градієнта концентрації, приблизно в 900 разів.

кількість енергії, необхідне для активного перенесення речовини через мембрану, визначається ступенем концентрації речовини під час перенесення. Так, 100-кратне концентрування вимагає енергії в 2 рази більше в порівнянні з енергією, необхідною для збільшення концентрації речовини в 10 разів, а для 1000-кратного концентрування енергії потрібно в 3 рази більше. Іншими словами, необхідна енергія пропорційна десятковому логарифму ступеня концентрування речовини і виражається наступною формулою: Енергія (кал / осм) = 1400 log (C1 / C2)

Відео: nasos.avi

для концентрування 1 обсмолила речовини в 10 разів потрібно приблизно 1400 калорій, а для концентрування в 100 разів - 2800 калорій. Очевидно, що енергія, що витрачається для концентрування речовин в клітинах або для видалення речовин з клітин проти градієнта концентрації, повинна бути величезною. Деякі клітини, наприклад вистилають ниркові канальці і багато залізисті клітини, тільки на ці цілі витрачають до 90% своєї енергії.