Pompa sodowo-potasowa - charakterystyka, rola, skutki zatrzymania pompy

Pompa sodowo-potasowa (ATP-aza Na+/K+) to nic innego jak enzym białkowy, uruchamiającym aktywny transport kationów potasu do wewnątrz komórki, a kationów sodu na zewnątrz. Pompa sodowo-potasowa jest niezbędna do zachowania równowagi między środowiskiem wewnątrzkomórkowym oraz zewnątrzkomórkowym.

Błona komórkowa jest półprzepuszczalną zewnętrzną barierą wielu komórek. Głównym zadaniem pompy jest przenoszenie jonów potasu do komórki, a także usuwanie kationów sodowych poza komórkę. Zachowanie prawidłowego składu kationów po obu stronach błony komórkowej stanowi warunek konieczny do tego, aby komórka nerwowa czy komórka mięśniowa została pobudzona.

Enzym białkowy, jakim jest pompa sodowo-potasowa pełni podstawowe znaczenie dla komórek zwierzęcych. Dzięki niemu możliwe jest utrzymanie potencjału błonowego oraz objętości komórkowej.

Odkrycie tego ważnego enzymu zawdzięczamy duńskiemu lekarzowi, chemikowi oraz biofizykowi Jens’owi Christianowi Skou. W roku 1997 naukowiec został uhonorowany Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii za odkrycie ATP-azy Na+/K+.

Komórki nerwowe nie są jedynym miejscem, w którym używana jest pompa sodowo-potasowa. Niewiele osób zdaje sobie sprawę z tego, że pełni ona wiele ważnych funkcji w zachodzących procesach komórkowych.

Na przykład pompa jest wykorzystywana przez nerki do utrzymania równowagi Na (sodu) i K (potasu) w organizmie. Odgrywa również rolę w utrzymaniu ciśnienia tętniczego krwi, pozwala zachować kontrolę nad skurczami serca. Ponadto pompa sodowo-potasowa pełni ważną funkcję w transporcie aktywnym w komórkach aminokwasów, a także cukrów.

Jakie warunki muszą zostać spełnione, aby pompa sodowo-potasowa działała prawidłowo?Do jej prawidłowego działania niezbędne są jony sodu i potasu, ale również odpowiednie stężenie jonów magnezu. Działanie pompy wymaga dużej ilości „paliwa”, którym jest ATP, dostępu tlenu, a także dostępu cukru – glukozy. Aby pompa sodowo-potasowa mogła funkcjonować prawidłowo, konieczne jest również stałe odprowadzanie dwutlenku węgla, tworzącego się na skutek przemian biochemicznych. Kolejnym warunkiem jest temperatura – nie powinna być ona niższa niż 38 stopni Celsjusza.

Skutkiem zatrzymania pompy sodowo-potasowej jest między innymi zmiana składu płynu wewnątrzkomórkowego. Kolejnym następstwem zatrzymania pompy jest zmiana w składzie płynu zewnątrzkomórkowego (dochodzi wówczas do zwiększenia stężenia kationów potasowych, a także zmniejszenia stężenia kationów sodowych. Zaprzestanie działania pompy sodowo-potasowej prowadzić może również do utraty przez komórki specyficznych właściwości. Wśród innych skutków warto wyróżnić również niezdolność komórek do reakcji na bodźce (tzw. niepobudliwość).