Натрий-калиевый насос. Биологическая роль

Понятие и механизм действия натрий-калиевого насоса. Важнейшие биологические функции натрия. Роль в поддержании осмолярности плазмы крови и внеклеточной жидкости. Стабилизация молекул белков и ферментов, обеспечение протекания ряда ферментативных реакций.

Рубрика Биология и естествознание
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 08.09.2013
Размер файла 194,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Тюменская государственная медицинская академия»

Лечебный факультет

Реферат на тему:

«Натрий-калиевый насос. Биологическая роль»

Тюмень 2012

Натрий - калиевый насос - это особый белок, пронизывающий всю толщу мембраны, который постоянно накачивает ионы калия внутрь клетки, одновременно выкачивая из нее ионы натрия; при этом перемещение обоих ионов происходит против градиентов их концентраций. Выполнение этих функций возможно благодаря двум важнейшим свойствам этого белка. Во-первых, форма молекулы переносчика может меняться.

Эти изменения происходят в результате присоединения к молекуле переносчика фосфатной группы за счет энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ (т. е. разложения АТФ до АДФ и остатка фосфорной кислоты). Во-вторых, сам этот белок действует как АТФ-аза (т. е. фермент, гидролизующий АТФ). Поскольку этот белок осуществляет транспорт натрия и калия и, кроме того, обладает АТФ-азной активностью, он так и называется -- «натрий-калиевая АТФ-аза».

Рис.1 Натрий-калиевый насос.

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. Примерно треть всей АТФ, расходуемой животной клеткой в состоянии покоя, затрачивается именно на поддержание работы натрий-калиевого насоса. Если каким-либо внешним воздействием подавить дыхание клетки, т. е. прекратить поступление кислорода и выработку АТФ, то ионный состав внутреннего содержимого клетки начнет постепенно меняться. В конце концов, он придет в равновесие с ионным составом среды, окружающей клетку; в этом случае наступает смерть.

Биологическая роль

биологический калиевый кровь натрий

НАТРИЙ - основной ион внеклеточной жидкости, в ней содержится 96 % от общего количества натрия в организме (90-100 г). Нормальная концентрация Na в плазме крови - 135-145 ммоль/л; она поддерживается с высокой точностью, поскольку определяет осмолярность плазмы и водный обмен. Уровень Na* в крови регулируется гормонами: АДГ и НУФ способствуют его снижению, альдостерон - увеличению. Обычное потребление человеком NaCl составляет 8-15 г/сут, хотя реальная потребность организма в натрии несколько меньше. Избыток Na" и 01 выводится через почки и потовые железы; потеря натрия через кишечник может наблюдаться при диареях.

Важнейшие биологические функции натрия:

1. Главная роль в поддержании осмолярности плазмы крови и внеклеточной жидкости в целом.

2. Участие (совместно с калием) в возникновении электрохимического потенциала на плазматических мембранах клеток, обеспечение их возбудимости и мембранного транспорта.

3. Стабилизация молекул белков и ферментов, обеспечение протекания ряда ферментативных реакций.

КАЛИЙ - основной внутриклеточный катион; во внеклеточном пространстве его в 20-40 раз меньше. Значительное количество калия находится в мышечной ткани; содержание КГ в плазме крови - 3,5-5,0 ммоль/л. Калием богаты мясо, фрукты и овощи; суточная потребность в нем - 2-4 г.

Снижению уровня К+ в плазме способствуют гормоны: инсулин вызывает его переход в клетки вместе с глюкозой, альдостерон усиливает выведение калия через почки. Концентрация К+ в крови может повыситься при гибели клеток, "утечке" иона через поврежденные биомембраны или вследствие нарушения работы натрий-калиевого насоса (клеточный энергодефицит).

Основные биологические функции калия:

1. Обеспечение биоэлектрической активности клеток (формирование потенциала покоя, обеспечение нервно-мышечной возбудимости и проводимости).

2. Поддержание осмолярности внутриклеточного содержимого.

3. Участие в ряде ферментативных реакций, в том числе в синтезе белка.

4.Изменения уровня калия в крови приводят к выраженным биологическим реакциям: уменьшение (гипокалиемия) - к мышечной слабости и возбудимости миокарда (аритмии, экстрасистолы), возраста- (гиперкалиемия) - к спазмам мышц и снижению возбудимости, в тяжелых случаях - остановка сердца).

Используемая литература

1. http://meduniver.com/Medical/Biology/131.html

2. http://biohi.mybb.ru/viewtopic.php?id=67

3. Т.Л. Богданова "Пособие для поступающих в вузы"

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Протекание биохимических процессов, их причинно-следственный механизм. Натриево-калиевый насос, энергия гидролиза АТФ, кальциевые насосы, натрий-кальциевый обменник. Функции мембраны, электрический потенциал клетки и молекул, их роль в обменных процессах.

    реферат [31,2 K], добавлен 24.10.2009

  • Поддержание осмотического давления в жидкостях организма и водного баланса. Влияние натрия на обмен белков и участие в процессе гидратации. Натрий в продуктах питания. Симптомы недостатка натрия и калия. Растительные продукты, содержащие калий.

    презентация [2,5 M], добавлен 09.11.2014

  • Классификация ферментов, их функции. Соглашения о наименовании ферментов, структура и механизм их действия. Описание кинетики односубстратных ферментативных реакций. Модели "ключ-замок", индуцированного соответствия. Модификации, кофакторы ферментов.

    презентация [294,1 K], добавлен 17.10.2012

  • Понятие равновесного мембранного потенциала. Механизмы прохождения ионов через поверхностную мембрану клетки. Принцип работы натрий-калиевого насоса. Характерные черты потенциалзависимых и рецепторуправляемых ионных каналов. Способы их активации.

    реферат [413,1 K], добавлен 19.08.2015

  • Химический состав, природа и структура белков. Механизм действия ферментов, виды их активирования и ингибирования. Современная классификация и номенклатура ферментов и витаминов. Механизм биологического окисления, главная цепь дыхательных ферментов.

    шпаргалка [893,3 K], добавлен 20.06.2013

  • Биологическая роль ионов натрия и калия в процессе сокращения мышц и в поддержании водного баланса организма. Влияние температуры, активаторов и ингибиторов на активность ферментов. Фаза суперкомпенсации веществ, основные причины ее возникновения.

    контрольная работа [95,1 K], добавлен 25.11.2014

  • Кальциевые потенциалы действия. Описание процессов активации и инактивации каналов. Вклад открытых калиевых каналов в реполяризацию. Результаты экспериментов на аксоне кальмара с фиксацией потенциала. Роль кальция и натрия в возбуждении мембраны клетки.

    контрольная работа [140,6 K], добавлен 26.10.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.