对钠钾泵的进一步认识（培训体会1）

对钠钾泵的进一步认识（培训体会1）

(2013-08-11 20:20:16)

http://blog.sina.com.cn/s/blog_445dac3b0101ey5c.html

               

 

这次参加省深化普通高中课程改革生物学科培训，学到了不少东西。今天听了胡军祥老师《物质转运的跨膜运输》专题讲座，对钠钾泵（sodium potassium pump）有了进一步的认识，现根据自己的理解对这知识作简单总结介绍。

细胞膜钠钾泵作用首先是由Hodkin和Keynes1955年所发现，1957年Skou发现了Na⁺-K⁺ ATP酶并证明其与钠钾泵的作用有关。

一、结构和组成

钠钾泵为蛋白质分子，进行钠离子和钾离子之间的交换。Na⁺-K⁺泵实际上就是Na⁺-K⁺ ATP酶，存在于动植物细胞质膜上，它有大小两个亚基，大亚基催化ATP水解，小亚基是一个糖蛋白。Na⁺-K⁺泵通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na⁺和K⁺ 的亲和力发生变化，大亚基以亲Na⁺态结合Na⁺后，触发水解ATP。每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外，同时摄取2个K⁺入胞，造成跨膜梯度和电位差。

 

二、工作原理

一般认为 Na⁺-K⁺泵首先在膜内侧与细胞内的Na⁺结合，ATP酶活性被激活后，由ATP水解释放的能量使“泵”本身构象改变，将Na⁺输出细胞；与此同时，“泵”与细胞膜外侧的 K⁺结合，发生去磷酸化后构象再次改变，将K⁺输入细胞内。研究表明，每消耗1个ATP分子，可使细胞内减少3个Na⁺并增加2个K⁺。保持膜内高钾膜外高钠的不均匀离子分布。

    

 

具体的工作示意图

    三、生理作用

1．维持细胞的渗透性，保持细胞的体积。

2．维持高Na⁺低K⁺的细胞内环境，维持细胞的静息电位。

四、钠钾泵与人体疾病

经科学研究，发现Na⁺-K⁺泵在人体的正常代谢中具有非常重要的作用，与一些疾病的发生也有着密切的关系.如脑水肿、白内障、囊纤维化、癫痫、偏头痛、高血压等。

1．白内障与Na⁺-K⁺泵

白内障的病因较为复杂，可能是环境，营养，代谢和遗传等多种因素对晶状体长期综合作用的结果。一般认为，氧化作用会损伤晶状体细胞膜，使维持细胞内正常低钠和高钾离子浓度的Na⁺-K⁺泵功能明显改变，对钠离子的通透性增加，使晶状体内的钠离子增加，导致水的流失，开始了皮质性白内障的过程。

2．高血压与Na⁺-K⁺泵

据报道，高血压患者及有高血压家族史而血压正常者有跨膜电解质转运紊乱，其血清中有一种激素样物质，可抑制Na⁺-K⁺泵活性，以致钠钾泵功能降低，导致细胞内Na⁺，Ca²⁺浓度增加，动脉壁收缩加强，肾上腺素能受体密度增加，血管反应性加强。这些都有助于动脉血压升高。

五、知识运用

问题1：用药物抑制Na⁺-K⁺泵的活性，为什么会增强心肌收缩？

回答：乌本苷（ouabain）、地高辛（digoxin）等强心剂能抑制心肌细胞Na—K 泵的活性使细胞内Na⁺增高；从而提高钠钙交换器效率，使内流钙离子增多，加强心肌收缩，因而具有强心作用。

问题2：葡萄糖的吸收和钠离子的吸收有什么关系？

回答：葡萄糖的吸收是消耗能量的主动过程，它可逆着浓度差进行，能量来自钠泵，属于继发性主动转运。在肠粘膜上皮细胞的纹状缘上存在着一种转运体蛋白，它能选择性地把葡萄糖从纹状的肠腔面运入细胞内，然后再扩散入血。

转运体蛋白在转运葡萄糖的同时，需要钠的存在。一般认为，一个转运体蛋白可与两个Na⁺和一个葡萄糖分子结合。由此可见，钠对单糖的主动转运是必需的。用抑制钠泵的哇巴因，或用能与Na⁺竞争转运体蛋白的Na⁺，均能抑制葡萄糖的主动转运。（图示如下）