BƠM NATRI KALI

cemina
Bơm Na - K
GVHD: T.S Võ Văn Toàn
SVTH: Nhóm 3
Lớp: Sinh 2007A
Trường đại học Đồng Tháp
Khoa Sinh Học
Danh sách nhóm 3 lớp sinh 2007A
Nguyễn Quốc Thản
Võ Thanh Tùng
Lê Thái Ngọc
Phạm Nguyễn Duy Tân
Nguyễn Hữu Đức
Bùi Văn Hồ
Lê Văn Toàn
Lê Nguyễn Thị Trúc Xinh
Huỳnh Thị Minh Thảo Em
Nguyễn Thị Hạnh Đào
Nguyễn Trần Mai Thanh
Nguyễn Thị Huỳnh Thơ
Cấu trúc bài cemina
Khái quát về bơm Na-K
Cấu tạo bơm Na-K
Cơ chế của bơm Na-K
Vai trò của bơm Na-K
Sự ức chế hoạt động của bơm
I. Khái quát về bơm Na - K
Bơm Natri-Kali là một bộ máy vận chuyển tích cực của Na+ và K+, được hình thành trong quá trình trao đổi chất. Bơm làm nhiệm vụ đẩy Na+ ra khỏi tế bào, làm cho nồng độ Na+ trong tế bào giảm, nống độ Na+ ngoài tế bào tăng, dẫn đến xuất hiện gradien điện thế có chiều từ môi trường vào tế bào; Gradien này làm động lực cho quá trình vận chuyển ion K+ , glucoza, axit amin,...vào trong tế bào.

Bơm Na – K là hình thức vận chuyển tích cực nguyên phát các chất vào trong tế bào, Tế bào sẽ sử dụng năng lượng này thay đổi hình dạng của các protein vận chuyển trên màng bào tương để qua đó thực hiện việc vận chuyển. Khoảng 40% ATP của tế bào phục vụ cho mục đích này.
Vận chuyển tích cực nguyên phát: Là hình thức vận chuyển sử dụng năng lượng từ phân giải ATP hoặc từ một số chất phosphat giàu năng lượng như creatin phosphat.
Năng lượng sử dụng cho bơm lấy từ ATP của tế bào. Theo tính toán, năng lượng thủy phân 1mol ATP có thể dùng cho vận chuyển 3 ion Na+ ra khỏi tế bào và 2 ion K+ đi vào.
Tất cả các tế bào đều có bơm natri, có từ 800.000 và 30.000.000 máy bơm trên bề mặt của tế bào. Như vậy và chúng phải hoạt động liên tục để duy trì sự ổn định của các ion Na+ và K+ do các ion Na+ và K+ liên tục khuếch tán qua màng thông qua các kênh làm phá vỡ trạng thái ổn định của các ion này.
II. Cấu tạo của bơm natri - kali (bơm Na - K - ATPase)
Bơm natri - kali là một protein mang có hai phân tử protein dạng cầu, một to và một nhỏ. Protein to có 3 vị trí tiếp nhận (receptor) đặc hiệu với Na+ ở mặt trong và 2 vị trí tiếp nhận (receptor) đặc hiệu với K+ ở mặt ngoài. ở mặt trong, gần receptor tiếp nhận Na+ ATP- có enzym ase.
Cấu tạo của bơm Na - K
III. Cơ chế của bơm Na+ - K+
Sự vận chuyển tích cực các ion dương, có nhiều giả thuyết cho rằng trong màng phải có một cơ chế đặc biệt, có khả năng duy trì nồng độ ion cố định, cần thiết cho hoạt động sống của tế bào.
Ví dụ: sự vận chuyển tích cực ion Na+ và K+. Đây là sự vận chuyển ion theo chiều chống lại Gradien điện hóa, sự vận chuyển này chỉ xãy ra khi có mặt ATP và ion Mg++.
Qua tính toán Holkin thấy rằng nằng lượng giải phóng ra do quá trình phân hủy 1 mol ATP có thể đủ cho sự vận chuyển 1 mol cation qua màng ngược gradien điện hóa. Đối với vận chuyển Na+ thì cứ 1 mol ATP vận chuyển được 3 mol Na+ đi ra và 2 mol K+ đi vào (thực nghiệm trên hồng cầu).
Trên cơ sở nhiều số liệu thực nghiệm, hiện nay người ta thừa nhận các ion chỉ có thể vận chuyển tích cực qua màng nhờ năng lượng thủy phân ATP dưới tác dụng của men ATP – aza.
Trong tất cả các loại men ATP-aza, loại quan trọng nhất đối với sự vận chuyển tích cực ion Na+ và ion K+ là ATP-aza được hoạt hóa bởi chính những ion đó. Sau này Scau (1957) đã chứng minh được vai trò của ion Mg++ trong quá trình hoạt hóa men này.
Cơ chế vận chuyển tích cực các ion Na+ và ion K+ có thể giải thích bằng sơ đồ sau:
1. M1 + Na+ + Mg-ATP Na M1 ~ P + Mg++ + ATP
2. Na M1 ~ P x NaM2 ~ P
3. NaM2 ~ P M2 ~ P + Na+
4. M2 ~ P KM2 ~ P
5. KM2 ~ P y KM1 ~ P
6. KM1 ~ P M1 + P + K+
Ở giai đoạn 1 Na+ gắn vào chất mang M1, chất mang M1 xuất hiện cùng với
Mg – ATP ở mặt trong của màng tế bào. Quá trình phosphorin hóa xãy ra, cung cấp năng lượng cho phức hợp NaM1 ~ P lọt qua màng tế bào. Do tác dụng của chất x ở mặt ngoài màng tế bào, cấu trúc phức hợp NaM1 ~ P bị biến đổi thành phức hợp NaM2 ~ P
Na+ đang đi vào bơm Na-K
Ở giai đoạn 2 lúc này M1 bị biến đổi thành M2.
Sang giai đoạn 3 do chất mang M2 gắn rất yếu với Na+ nên phức hợp này bị phân li và Na+ đã ra bên ngoài.

Ở giai đoạn 4 chất mang M2 gắn với K+ ở mặt ngoài màng tế bào thành phức hợp KM2 ~ P, phức hợp này đi vào phía trong tế bào.
Trong giai đoạn 5 phức hợp KM2 ~P bị biến đổi dưới tác dụng của chất y thành KM1 ~ P bị phân li ở giai đoạn 6 giải phóng K+ và P vào trong tế bào. Quá trình sau đó lại cứ tiếp diễn.
Như vậy quá trình vận chuyển tích cực ion Na+ và K+ luôn xãy ra đồng thời với sự thủy phân ATP. Theo Hogdkin, Rat và Scou (1954) đây là cơ chế bơm natri-kali. Các kết quả thực nghiệm đã cho thấy để xãy ra thủy phân ATP cần phải có một loại men đặc hiệu là adenozin triphophataza. Do men này chỉ có tác dụng khi có mặt các ion Na+ và K+ nên người ta goi là Na+-K+-ATP-aza.
Đối với các ion khác, cơ chế vận chuyển tích cực phải thông qua một chất vận chuyển đặc trưng nào đó trong màng và năng lượng dùng cho quá trình này cũng lấy từ các phân tử ATP

IV. Vai trò (ý nghĩa) của bơm Na+ - K+ - ATPase
- Kiểm soát thể tích tế bào: ở bên trong tế bào có một số lượng lớn protein và các hợp chất hữu cơ khác do kích thước lớn không thể thấm ra ngoài. Phần lớn các phân tử này mang điện tích âm, do đó chúng hấp dẫn các ion dương và gây ra một lực thẩm thấu hút nước vào bên trong tế bào, làm tế bào phồng lên và có thể vỡ.
Bơm Na+ - K+ - ATPase ngăn cản khuynh hướng phồng tế bào vì khi hoạt động nó đưa 3 Na+ ra ngoài nhưng chỉ đưa 2 K+ vào trong. Màng tế bào ít thấm Na+ hơn K+, do đó một khi Na+ được bơm ra ngoài thì nó có khuynh hướng ở lại bên ngoài và kéo nước ra theo. Hơn nữa, khi tế bào bắt đầu phồng lên thì sẽ hoạt hoá bơm Na+ - K+ - ATPase để đưa nhiều Na+ và nước hơn nữa ra ngoài, giữ cho thể tích tế bào không thay đổi.
- Bơm Na+ - K+ - ATP-ase tạo điện thế nghỉ của màng: Khi hoạt động bơm Na - K – ATP- ase chuyển 3 Na+ ra ngoài và đưa 2 K+ vào trong, có nghĩa là mỗi khi hoạt động bơm đã đưa 1 ion dương ra ngoài, làm cho ion dương ở bên ngoài tăng lên và ở bên trong giảm đi, tức là bơm đã tạo điện tích âm ở bên trong màng khi tế bào nghỉ ngơi.
- Hoạt động của bơm Natri-Kali giúp đảm bảo sự cân bằng giữa quá trình đẩy và hút các chất qua màng, giữ cho áp suất thẩm thấu trong tế bào ổn định, tế bào không bị trương và chết.

Qua hoạt động của bơm natri, các ion natri (Na+) sẽ được "bơm" ra khỏi tế bào (nơi có nồng độ ion natri cao hơn) và ion kali (K+) sẽ được "bơm" vào trong tế bào (nơi có nồng độ ion kali cao hơn). Bằng cách này bơm natri sẽ duy trì được nồng độ ổn định của ion natri và kali ở trong và ngoài tế bào, điều này rất quan trọng cho hoạt động sống của tế bào.
V. Sự ức chế hoạt động của bơm
Bơm sẽ không hoạt động nếu nồng độ của các ion Na+, K+ và ATP quá thấp. Tác dụng của digitalis, một loại thuốc được sử dụng trong việc điều trị suy tim, dựa trên khả năng kết hợp với tiểu phần α ở phía mặt ngoài tế bào và qua đó can thiệp vào quá trình dephosphoryl của bơm làm ức chế hoạt động của bơm.