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鈉鉀泵(Sodium-Potassium Pump)簡稱鈉泵,即Na+,K+-ATP酶為細胞膜中存在的一種特殊蛋白質可以分解ATP獲得能量,並利用此能量進行Na+、K+的主動轉運,即能逆濃度梯度把Na+從細胞內轉運到細胞外,把K+從細胞外轉運入細胞內,ATP酶的主要作用是控制細胞膜內外的K+,Na+離子的濃度差,維持細胞內外液的滲透壓。

中文名鈉鉀泵

外文名sodium potassium pump

別 名鈉鉀ATP酶原 理保持膜內高鉀,膜外高鈉的分布

作 用防止細胞水腫;勢能貯備生物現象靜息電位及動作電位[1]

簡介

鈉鉀泵可以將細胞外相對細胞內較低濃度的鉀離子送進細胞,並將細胞內相對細胞外較低濃度的鈉離子送出細胞。經由以具放射性的鈉、鉀離子標定,可以發現鈉、鉀離子都會經過這個通道,鈉、鉀離子的濃度在細胞膜兩側也都是相互依賴的,所以顯示了鉀離子都可以經過這個載體運輸。且已知鈉鉀泵需消耗ATP,並可以將三個鈉離子送出細胞,同時將兩個鉀離子送進細胞。

鈉鉀泵在1950年被丹麥的科學家延斯·斯科(Jens Skou)發現,它代表了我們對離子進出細胞的認識的一個重要的里程碑。它也在細胞刺激上有着重要的意義,像神經細胞的衝動,就是用鈉鉀泵幫助維持細胞電位使神經衝動得以傳輸

原理

鈉鉀泵(也稱鈉鉀轉運體),為蛋白質分子,進行鈉離子和鉀離子之間的交換。每消耗一個ATP分子,逆電化學梯度泵出3個鈉離子和泵入2個鉀離子。保持膜內高鉀,膜外高鈉的不均勻離子分布。

作用

細胞內高鉀是許多代謝反應進行的必需條件;防止細胞水腫;勢能貯備。

鈉鉀泵的作用方式可因不同生理條件而異,在紅細胞膜中可能有以下幾種方式:

⒈ 正常的作用方式——利用ATP的水解與Na+-K+的跨膜轉運相偶聯。

⒉ 泵的反方向作用——利用Na+-K+的跨膜轉運來推動ATP的合成。

⒊ Na+- Na+交換反應可能與ATP和ADP交換反應相偶聯。

⒋ K+ - K+交換反應與Pi和H2⒅O的交換反應相偶聯。

⒌ 依賴ATP水解,解偶聯使Na+排出。

組成

Na—K 泵由α、β兩亞基組成。α亞基為分子量約 120KD 的跨膜蛋白,既有Na、K 結合位點,又具 ATP 酶活性,因此 Na—K 泵又稱為 Na—K—ATP 酶。β亞基為小亞基,是分子量約 50KD 的糖蛋白。

一般認為 Na—K 泵首先在膜內側與細胞內的 Na 結合,ATP 酶活性被激活後,由 ATP 水解釋放的能量使「泵」本身構象改變,將 Na 輸出細胞;與此同時, 「泵」與細胞膜外側的 K 結合,發生去磷酸化後構象再次改變,將 K 輸入細胞內。研究表明,每消耗 1 個 ATP 分子,可使細胞內減少 3 個 Na 並增加 2 個 K。

參考文獻