Натрий-калиевый обменный насос: общие сведения
Большинство возбудимых клеток имеют потенциал покоя от -90 до -60 мВ. Равновесный потенциал для ионов натрия (ENa) - обычно порядка +50 мВ. Таким образом, существует большой электрохимический потенциал, стремящийся перенести ионы натрия внутрь клетки. Такой перенос осуществляется при помощи многочисленных механизмов. Кроме того, равновесный потенциал для калия (EK) более отрицателен, чем потенциал покоя, вследствие чего ионы калия постоянно выводятся из клетки. Для поддержания жизнеспособности клетки необходимо, чтобы ионы натрия непрерывно переносились наружу, а ионы калия - внутрь клетки, т.е. против их электрохимических градиентов. Для этой цели в мембране клетки существует натрий-калиевый обменный насос, который при каждом своем цикле переносит три иона натрия наружу и два иона калия внутрь клетки.
Уже ранние эксперименты Ходжкина и Кейнеса на гигантском аксоне кальмара убедительно показали, что источником энергии для этого процесса является рисщепление АТФ . В то же время Скау продемонстрировал, что АТФаза , изолированная из нерва краба , обладает многими из биохимических характеристик, которые должен иметь натрий-калиевый насос . Действительно, как для работы насоса, так и для активации АТФазы необходимо присутствие ионов натрия и калия. Кроме того, уабаин (ouabain) одинаково блокирует активность насоса и АТФазы.
На основе этих наблюдений был сделан вывод о том, что натрий-калиевая АТФаза и есть натрий-калиевый насос. Она принадлежит к семейству АТФаз P-типа (P-type), получившему свое название потому, что в процессе работы эти АТФазы образуют фосфорилированную форму. Перенос ионов осуществляется за счет энергии расщепления АТФ. К этому же семейству относятся кальциевые АТФазы , выводящие ионы кальция из цитоплазмы клетки, и протон-калиевые АТФазы , наиболее примечательная функция которых заключается в секреции большого количества кислоты в полость желудка .
