|
Клеточная структура |
Ион |
Концентрация ионов, ммоль /л | |
|
в интерстиции |
в цитозоле | ||
|
Кардиомиоциты млекопитающих |
Na+ |
145 |
15 |
|
K+ |
4 |
150 | |
|
Са++ |
2 |
10-4 в покое 10-2 при сокращении | |
|
С1- |
120 |
6 | |
|
Аксон кальмара |
Na+ |
450 |
50 |
|
К+ |
20 |
400 | |
Приведено по В.О.Самойлову, 2004 г.
Стабильное поддержание ионного неравновесия, а также перемещение ионов через клеточные мембраны в сторону более высокого электрохимического потенциала для осуществления многих физиологических процессов обеспечивается работой ионных насосов.
Калий-натриевый насос. Очень высокие градиенты концентрации Na+ и К+ между цитозолем и цитоплазмой нервных и мышечных, а также многих других клеток поддерживаются активным транспортом. Разница в их концентрациях столь значительна, что без существования транспортной системы из-за постоянной утечки ионов по концентрационному градиенту электрогенез был бы совершенно невозможным.
Калий-натриевый насос — весьма энергоемкая система. Энергия затрачивается на антипорт натрия и калия.
Компонентами калий-натриевой помпы являются АТФ (источник энергии) и натрий-калий-активируемая АТФаза (сокращенно - Na-K-АТФаза), которая служит одновременно и сопрягающим фактором, и переносчиком.
Согласно одной из моделей, на внутренней стороне клеточной мембраны находятся молекулярные комплексы, способные фосфорилироваться за счет присоединения концевой фосфатной группы АТФ, отщепляющейся при его гидролизе. Фосфорилированный транспортный комплекс переносит связанный с ним Na+- на наружную сторону клеточной мембраны, где обменивает его на K+. Приняв ионы калия, он транспортирует их внутрь клетки, после чего дефосфорилируется. Для следующего транспортного цикла ему необходимо новое фосфорилирование за счет гидролиза АТФ.
По другой модели, Na-K-АТФаза работает как переносчик. Молекула интегрального белка – фермента полностью пронизывает плазмолемму. В цитоплазме из-за активности митохондрий имеется большой запас АТФ, поэтому именно здесь происходит его контакт с Na-K-АТФазой. Транспорт ионов инициируется изменением (повышением) внутриклеточной концентрации Na+, вызываемым или прохождением волны возбуждения (потенциала действия), или пассивной утечкой этого иона по концентрационному и электрическому градиенту (в нервном волокне кальмара концентрация Na+ составляет 50 ммоль/л, а в интерстиции – 450 ммоль/л. ). Na-K-АТФаза активируется и натрием, и калием, но проявляет при этом ярко выраженную асимметрию: натрий действует на нее только со стороны цитоплазмы, а калий — из межклеточной среды, при некотором смещении специфичности в сторону натрия.
Прочие статьи:
Самоорганизация в живой и неживой природе. Принципы универсального
эволюционизма
По современным представлениям Солнце (как звезда) образовалось значительно раньше, чем планеты, примерно 5 миллиардов лет назад из газопылевой туманности звезды первого поколения. Гипотеза Канта-Лапласа. Кант в 1755 году предположил, что ...
Откуда ядовитые лягушки берут яд?
Ядовитые лягушки Центральной и Южной Америки не только красивы, но и смертельно ядовиты благодаря алкалоидами, которые они выделяют через кожу. Яд одной единственной золотистой лягушки может убить десять человек. Во время недавно проведен ...
теория "великого
объединения"
Современные достижения физики высоких энергий все больше укрепляют представление, что многообразие свойств Природы обусловлено взаимодействующими элементарными частицами. Существует только четыре качественно различных вида взаимодействий, ...