Калиево-натриева помпа

Калиево-натриевата помпа е биологична структура, разположена по повърхността на клетъчната мембрана на клетките или по повърхността на мембраните на митохондриите. Функцията на калиево-натриевата помпа е да пренася натриеви и калиеви йони във и извън клетката, чрез активен транспорт. Основна част на каливо-натриевата помпа е белтъкът Na⁺/К⁺-транслоцираща АТФаза. Помпата се активира само при фосфорилиране на по-горе споменатия ѝ компонент чрез разграждане на АТФ.

Структура

Калиево-натриевата помпа е изградена от две алфа и две бета единици, т.е. тя е тетрамер. Все още нейният строеж не е напълно изучен, но се предполага, че алфа единиците са изградени от около 7 белтъчни компонента, докато бета само от 4. Според рентгеноструктурните анализи алфа единиците са една до друга, докато бета единиците са разположени от двете им страни.

Пренос на йони

Основна функция на калиево-натриевата помпа е активният транспорт на йони (Na⁺ и К⁺) през мембраните. За един неин цикъл от клетката се изнасят 3 натриеви катиона и се внасят 2 калиеви. Това става с цената на енергията, получена при редуциране на 1 молекула АТФ до АДФ. Една калиево-натриева помпа може да извърши до 7 цикъла за секунда. Така тя бързо променя йонния баланс в клетката, като увеличава значително концентрацията на Na⁺ за сметка на К⁺.

Механизъм на действие

• Помпата, свързана с една молекула АТФ, се свързва в активната си зона с 3 йона Na⁺ от вътрешната страна на мембраната.
• АТФ хидролизира с освобождаване на енергия. Отделя се АДФ, а помпата се фосфорилира.
• Помпата претърпява трансформации в третичната и четвъртичната си белтъчна структура. В резултат освобождава натриевите йони от външната страна на мембраната.
• Фосфорилираната помпа има по-голям афинитет към калия, отколкото към натрия. Затова се свързва с 2 йона К⁺ в активната зона, която вече е навън.
• Свързана с калия, помпата дефосфорилира и след последвалата обратна трансформация освобождава калиевите йони от вътрешната страна на мембраната.

Регулация

*Ендогенна:

Натриево/калиевата- АТФ-аза се регулира от цАМФ (цикличен аденозинмонофосфат). Вещества, които увеличават концентрацията на цАМФ активират ("upregulate") помпата и обратно- тези, които я намаляват, я инхибират. Пример за инхибитор е инозитол пирофосфат 5-InsP7.

Друга форма на регулация е фосфорилирането. Фосфорилирана помпата е по-слабо активна. Дефосфорилирана активността й е в норма.

*Екзогенна:

Лекарства като например гликозиди намаляват активността на тази помпа в сърдечните клетки, за да подобрят контрактилитета на сърцето. Ефектът им е положителен инотропен (+). Концентрацията на Na+ в клетката ще се увеличи, а с нея и тази на Ca2+ (посредством Na/Ca2+ обменник). Така силата на съкращение расте.