(33)-鈉鉀泵細(xì)胞生物學(xué)

鈉鉀泵1846年，著名德國化學(xué)家李比希發(fā)現(xiàn)，在血液中鈉離子濃度比肌肉組織高很多而鉀離子濃度則低很多。血液鈉離子濃度高鈉鉀泵血液鈉離子濃度高我們身體的細(xì)胞生活在一個(gè)高鈉低鉀咸水環(huán)境中。什么機(jī)制導(dǎo)致？科學(xué)家經(jīng)過100多年的探索發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜上有一個(gè)行使主動(dòng)運(yùn)輸?shù)拟c鉀泵鈉鉀泵學(xué)習(xí)目標(biāo)了解鈉鉀泵的發(fā)現(xiàn)掌握鈉鉀泵的結(jié)構(gòu)掌握鈉鉀泵作用的過程鈉鉀泵作用的意義鈉鉀泵在20世紀(jì)50年代，丹麥科學(xué)家斯科，對(duì)螃蟹神經(jīng)細(xì)胞膜上的ATP酶進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了可以使鈉離子和鉀離子穿過細(xì)胞膜的ATP酶，將其稱為分子泵，也就是鈉鉀泵。鈉鉀泵四十年后，斯科憑借對(duì)鈉鉀泵的相關(guān)研究得到了1997年一半的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，波耶爾和沃克分享了另一半獎(jiǎng)金。鈉鉀泵從青絲改到白發(fā)，有人還在燈下---席慕容。2007年，描繪了鈉鉀泵鉀離子結(jié)合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。2013年又描述了它的鈉離子結(jié)合狀態(tài)。2014年揭示了四足行走病的發(fā)病機(jī)制。Na+-K+泵：（Na+-K+-ATP酶）結(jié)構(gòu):大、小兩個(gè)亞基組成大亞基為跨膜蛋白小亞基為一糖蛋白大亞基上有1個(gè)ATP結(jié)合位點(diǎn)、3個(gè)Na+結(jié)合位點(diǎn)、2個(gè)K+結(jié)點(diǎn)和1個(gè)ouabain(烏本苷，能抑制ATP酶)結(jié)合位點(diǎn)；細(xì)胞質(zhì)Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Pi鈉結(jié)合部位鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg+PiPiK+K+K+大亞基小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Na+-K+泵作用過程：鈉鉀泵大亞基與3個(gè)Na+結(jié)合→ATP分解→大亞基磷酸化→構(gòu)象變化→3個(gè)Na+運(yùn)出細(xì)胞(外)→2個(gè)K+

結(jié)合至大亞基→大亞基去磷酸化→構(gòu)象再變化→K+進(jìn)入細(xì)胞→鈉鉀泵復(fù)原。

每消耗1分子ATP，泵出3個(gè)Na+，泵入2個(gè)K+

動(dòng)物細(xì)胞要消耗總ATP1/4（大腦70%）來維持細(xì)胞內(nèi)低Na+，高K+的離子環(huán)境。Na＋－K＋泵運(yùn)輸?shù)囊饬x:直接效應(yīng)：維持胞內(nèi)低鈉高鉀的離子梯度。間接效應(yīng)：維持胞內(nèi)外滲透壓平衡。用烏本苷處理細(xì)胞，細(xì)胞很快漲破。產(chǎn)生的Na＋濃度差是某些物質(zhì)運(yùn)輸?shù)谋Ｕ?。胞?nèi)高濃度K＋為酶活動(dòng)提供了重要條件。參與形成膜電位。小結(jié)鈉鉀泵的發(fā)現(xiàn)。鈉鉀泵的結(jié)構(gòu)。鈉鉀泵作用的過程。鈉鉀泵的意義。鈉鉀泵與疾