词条 | 钠-钾泵 |
释义 | § 概述 钠-钾泵 各种细胞的细胞膜上普遍存在着一种钠-钾泵(sodium-potassium pump)的结构,简称钠泵,其作用是在消耗代谢能的情况下逆浓度差将细胞内的Na+移出膜外,同时把细胞外的K+移入膜内,因而保持了膜内高K+和膜外高Na+的不均衡离子分布。 钠泵是镶嵌在膜的脂质双分子层中的一种特殊蛋白质,它除了有对Na+、K+的转运功能外,还具有ATP酶的活性,可以分解ATP使之释放能量,并能利用此能量进行Na+和K+的主动转运;因此,钠泵就是Na+-K+依赖式ATP酶的蛋白质。钠泵蛋白质已用近代分子生物学方法克隆出来,它们是由α-和β-亚单位组成的二聚体蛋白质,肽链多次穿越脂质双分子层,是一种结合蛋白质。α-亚单位的分子量约为100kd,转运Na+、K+和促使ATP分解的功能主要由这一亚单位来完成;β-亚单位的分子量约为50kd,作用还不很清楚。钠泵蛋白质转运Na+、K+的具体机制尚不十分清楚,但它的启动和活动强度与膜内出现较多的Na+和膜外出现较多的K+有关。钠泵活动时,它泵出Na+和泵入K+这两个过程是同时进行或“耦联”在一起的;根据在体内或离体情况下的计算,在一般生理情况下,每分解一个ATP分子,可以使3个Na+移到膜外同时有2个K+移入膜内;但这种化学定比关系在不同情况下可以改变。 § 意义 细胞膜上的钠泵活动的意义是:(1)由钠泵活动造成的细胞内高K+,是许多代谢反应进行的必需条件;(2)如果细胞允许大量细胞外Na+进入膜内,由于渗透压的关系,必然会导致过多水分了进入膜内,这将引起细胞的肿胀,进而破坏细胞的结构;(3)它能够建立起一种势能贮备。如所周知,能量只能转换而不能消灭,细胞由物质代谢所获得的能量,先以化学能的形式贮存在ATP的高能磷酸键之中;当钠泵蛋白质分解ATP时,此能量用于使离子作逆电-化学势跨膜移动,于是能量又发生转换,以膜两侧出现了具有高电-化学势的离子(分别为K+和Na+)而以势能的形式贮存起来;换句话说,泵出膜外的Na+由于其高浓度而有再进入膜内的趋势,膜内高浓度的K+、则有再有再移了膜的趋势,这就是一种势能贮备。由钠泵造成的离子势能贮备,可用于细胞的其他耗能过程。Na+、K+等离子在膜两侧的不均衡分布,是神经和肌肉等组织具有兴奋性的基础;由K+、Na+等离子在特定条件下通过各自的离子通道进行的顺电-化学势的被动转运,使这些细胞表现出各种形式的生物电现象。 |
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