НАТРИЕВО КАЛИЕВЫЙ БАЛАНС -КАЛИЕВО-НАТРИЕВЫЙ НАСОС

Большая часть обменных процессов происходит с активным участием натрия и калия.

Они участвуют практически во всех обменных процессах организма.

Натрий является внеклеточным элементом, а калий внутриклеточный элемент.

А вместе они составляют в организме "калиево-натриевый насос",основная задача которого, в сохранении водно-солевого баланса организма человека.

В клетках животных наиболее важным механизмом активного транспорта является так называемый натриево-калиевый насос, связанный с разницей в градиенте концентрации ионов К+ и Na+ вне и внутри клетки.

Во время его работы происходит перенос трех положительных ионов Na+ из клетки на каждые два положительных иона К в клетку. Эта работа сопровождается накоплением на мембране разности электрических потенциалов. При этом расщепляется АТФ, давая энергию.

Упрощенно действие натрий-калиевого насоса можно предста­вить следующим образом.

1. С внутренней стороны мембраны к молекуле белка-переносчика поступают АТФ и ионы натрия, а с наружной — ионы калия.

2. Молекула переносчика осуществляет гидролиз одной молеку­лы АТФ.

3. При участии трех ионов натрия за счет энергии АТФ к перено­счику присоединяется остаток фосфорной кислоты (фосфорилирование переносчика); сами эти три иона натрия также присое­диняются к переносчику.

4. В результате присоединения остатка фосфорной кислоты про­исходит такое изменение формы молекулы переносчика (конформация), что ионы натрия оказываются по другую сторону мембраны, уже вне клетки.

5. Три иона натрия выделяются во внешнюю среду, а вместо них с фосфорилированным переносчиком соединяются два иона калия.

6. Присоединение двух ионов калия вызывает дефосфорилирование переносчика — отдачу им остатка фосфорной кислоты.

7. Дефосфорилирование, в свою очередь, вызывает такую конформацию переносчика, что ионы калия оказываются по дру­гую сторону мембраны, внутри клетки.

8. Ионы калия высвобождаются внутри клетки, и весь процесс повторяется.

Значение натрий-калиевого насоса для жизни каждой клетки и организма в целом определяется тем, что непрерывное откачи­вание из клетки натрия и нагнетание в нее калия необходимо для осуществления многих жизненно важных процессов: осморегуляции и сохранения клеточного объема, поддержания раз­ности потенциалов по обе стороны мембраны, поддержания эле­ктрической активности в нервных и мышечных клетках, для активного транспорта через мембраны других веществ (сахаров, аминокислот). Большие количества калия требуются также для белкового синтеза, гликолиза, фотосинтеза и других процессов.

Работа насоса приводит к следующим результатам:

1) поддерживает высокую концентрацию ионов К⁺внутри клетки, обеспечивая тем самым постоянство величины потенциала покоя,

2) поддерживает низкую концентрацию ионов натрия внутри клетки,

3) поддерживая концентрационный градиент натрия, натрий-калиевый насос способствует сопряженному транспорту аминокислот и глюкозы через клеточную мембрану.

Натриево–калиевый насос был открыт в 1957 году датским ученым Йенсом Кристианом Скоу, который был удостоен Нобелевской премии за свою работу в 1997 году. 

Его открытие ознаменовало важный шаг вперед в понимании того, как ионы попадают в клетки и выходят из них, и это имеет особое значение для возбудимых клеток, таких как нервные клетки, которые зависят от этого насоса в реагировании на стимулы и передаче импульсов.

Йенс Скоу внёс существенный вклад в развитие мирового здравоохранения. Свою жизнь он потратил на изучение вопроса улучшение качества и продолжительности жизни человека.