ساختار و عملکرد پمپ سدیم - پتاسیم

پمپ سدیم/پتاسیم (: Na+/K+-ATPase) یک پروتئین ناقل یون در غشای سلول‌های تمام حیوانات از جمله انسان است که سه یون سدیم را به خارج از غشا منتقل کرده و با مصرف ATP دو یون پتاسیم را وارد سلول می‌کند. بر اثر کارکرد این پمپ همیشه سطح داخلی غشای سلول، نسبت به فضای خارج سلولی بار منفی دارد و یون سدیم یک یون خارج سلولی و پتاسیم یک یون داخل سلولی است [1].در میان مواردی که به وسیله انتقال فعال اولیه انتقال می یابند یون های سدیم و پتاسیم از اهمیت به خصوصی برخوردار هستند. این انتقال از نوع انتقال فعال اولیه بوده یعنی انرژی لازم برای این کار مستقیماً از خود مولکول ATP گرفته می شود و این یک انتقال در دو جهت مخالف می باشد.غلظت یون های سدیم در داخل بیشتر از خارج سلول و یون پتاسیم در خارج بیشتر از داخل سلول است. انتقال یون سدیم از داخل به خارج و همزمان با ان ورود یون های پتاسیم از خارج به داخل توسط پمپ سدیم – پتاسیم انجام می شود. این پمپ دارای دو زیر واحد کوچک و بزرگ است که دارای سه جایگاه می باشد:1) سه محل اتصال برای یون های سدیم در بخشی که به طرف داخل سلول است2) دو محل اتصال برای یون های پتاسیم در طرف خارج سلول3) بخشی دارای فعالیت ادنوزین تری فسفاتازی در بخش داخلی در نزدیک محل های گیرنده سدیمعملکرد این پمپ:هنگامی که دو یون پتاسیم در طرف خارج این پمپ و سه یون سدیم در طرف داخل با گیرنده ی مخصوص به خود ترکیب می شوند و یا به اصطلاح متصل می گردند عمل ادنوزین تری فسفاتازی پمپ فعال می شود. سپس یک مولکول ATP شکسته می شود و به ادنوزین دی فسفات ADP و یک پیوند فسفاتی پر انرژی آزاد می شود.این انرژی موجب بروز یک تغییر شکل شیمیایی و فضایی در مولکول پروتئین حامل می شود که سه یون سدیم را به طرف خارج و دو یون پتاسیم را به طرف داخل هدایت می کند.هرگاه گرادین های الکتروشیمیایی برای یون های سدیم و پتاسیم افزایش یابد به طوری که انرژی ذخیره شده در گرادیان های آن ها بیشتر از انرژی شیمیایی هیدرولیز ATP گردد این یون ها در جهت گردیان های غلظتی خود حرکت می کند و پمپ سدیم-پتاسیم ATP را از ADP و فسفات سنتز خواهد کرد [2].بنابراین ، نوع فسفریله ی پمپ سدیم – پتاسیم می تواند یا فسفات خود را به ADP داده و ATP تولید کند و یا از این انرژی برای تغییر شکل فضایی خود و تلمبه زدن سدیم به خارج از سلول و پتاسیم به داخل سلول استفاده کند.کنترل حجم سلول: بدون عمل این پمپ بیشتر سلول های بدن آن قدر متورم می شوند تا بترکند. داخل سلول تعداد زیادی پروتئین و سایر ترکیبات آلی است که نمی توانند از سلول خارج شوند. قسمت اعظم این مواد بار منفی دارند و بنابراین یون های با بار مثبت را به خود جذب می کنند مانند سدیم و پتاسیم. جمع شدن این یون ها کنار هم سبب جذب اب به داخل سلول می شود و اگر از این تجمع جلوگیری نشود سلول بی نهایت متورم می شود. این پمپ با خارج کردن سه یون سدیم و داخل کردن دو یون پتاسیم سبب می شود غشا نسبت به یون سدیم نفوذ پذیری کمتری از یون های پتاسیم نشان دهد.ایجاد پتانسیل الکتریکی: با خارج کردن سه یون سدیم و ورود دو یون پتاسیم به داخل یک بار خالص مثبت در هر دور پمپ به خارج انتقال می باد. این امر یک پتانسیل مثبت در خارج سلول ایجاد می کند اما موجب کمبود یون های مثبت در داخل سلول می شود به عبارت دیگر یک پتانسیل منفی در داخل سلول به وجود می آید.غشای پلاسمایی همه سلول‌ها به صورت مانعی در برابر جابه‌جایی یون‌ها عمل می‌کند. پروتئین ها و یون‌های فسفات معدنی که غشا آن‌ها را درون سلول نگه می‌دارد، بار منفی دارند. از این رو، درون سلول از بیرون آن منفی‌تر است. این بارهای منفی، یون‌های کوچک دارای بار مثبت را به درون سلول می‌کشانند. اما، از میان این نوع یون‌ها تنها K + می‌تواند به مقدار محسوسی از خلال غشا بگذرد. در نتیجه، غلظت K + درون سلول‌ها، بیشتر از مایع برون سلولی است. برعکس، غشا پلاسمایی نفوذپذیری بسیار اندکی به Na + دارد و غلظت Na + در مایع برون سلولی بیشتر از درون سلول است [3].عمل پمپ K + / Na + نیز در ایجاد این اختلاف غلظت و با ر موثر است. این، پمپ به ازای هر دو یون پتاسیمی که وارد سلول می‌کند، سه یون از آن خارج می‌سازد. بنابراین، درون سلول در مقایسه با برون سلول منفی‌تر می‌شود.غشای پلاسمایی همه سلول‌ها به صورت مانعی در برابر جابه‌جایی یون‌ها عمل می‌کند. پروتئین ها و یون‌های فسفات معدنی که غشا آن‌ها را درون سلول نگه می‌دارد، بار منفی دارند. از این رو، درون سلول از بیرون آن منفی‌تر است. این بارهای منفی، یون‌های کوچک دارای بار مثبت را به درون سلول می‌کشانند. اما، از میان این نوع یون‌ها تنها K + می‌تواند به مقدار محسوسی از خلال غشا بگذرد. در نتیجه، غلظت K + درون سلول‌ها، بیشتر از مایع برون سلولی است. برعکس، غشا پلاسمایی نفوذپذیری بسیار اندکی به Na + دارد و غلظت Na + در مایع برون سلولی بیشتر از درون سلول است.عمل پمپ K + / Na + نیز در ایجاد این اختلاف غلظت و با ر موثر است. این، پمپ به ازای هر دو یون پتاسیمی که وارد سلول می‌کند، سه یون از آن خارج می‌سازد. بنابراین، درون سلول در مقایسه با برون سلول منفی‌تر می‌شود.یون های سدیم در داخل سلول به جایگاه خود در پمپ سدیم/پتاسیم متصل می‌شوند. سابقه و هدف: مطالعات قبلي بيانگر اثرات قلبي و عروقي گياه گزنه از قبيل كاهش فشار، گشاد كردن شريان ها و اثرات اينوتروپ بر روي قلب است ولي اثرات آن روي دهليزي - بطني شناخته نشده است. همچنين خاصيت مهاركنندگي پمپ K ATPase–Na از گزنه گزارش شده است.هدف از اين مطالعه 1) تعيين اثرات عصاره ريشه گزنه بر روي خواص پايه و كاركردي گره دهليزي - بطني مي باشد 2) تعيين مکانيسم اثرات گزنه و مقايسه آن با وراپاميل و اوبائين مي باشد.مواد و روش ها: اين مطالعه از نوع تجربي است. در تمام آزمايش ها خرگوش هاي نر نژاد نيوزلندي (kg1-3/1) با استفاده از تکنيک پرفيوژن گره دهليزي بطني ايزوله در شرايط مناسب آزمايشگاهي و در 3 گروه جداگانه انجام شد. در گروه اول به صورت قبل و بعد عصاره الکلي ريشه گزنه (0.2 و 0.4 گرم در ليتر) بر روي خواص الكتروفيزولوژيك گره دهليزي بطني خرگوش مورد مطالعه قرار گرفت (N=6). در گروه دوم ريشه گزنه در حضور اوبائين با غلظت 0.25 ميکرومولار (N=6) و در گروه سوم وراپاميل 0.1 ميکرومولار (N=6) مورد آزمايش قرار گرفت. پروتکل هاي تحريکي (Wbcl; Recovery, Facilitation, Fatigue) براي بررسي خواص الکترو فيزيولوژيک در گره دهليزي بطني ايزوله مورد استفاده قرار گرفت. تمام نتايج به صورت ميانگين خطاي استاندارد نشان داده شده است.يافته ها: در حضور گزنه افزايش معني داري در ونكباخ (از 150.7±4.3 تا 180±15.2)، زمان هدايت (AVCT) از 44±2.5 تا 54±1.7 و ERP از 125±13 تا 149±20.6 و در زمان خستگي 6±0.9 (ΔAH) ميلي ثانيه شد. اثرات مقايسه ريشه گزنه در مقايسه با وراپاميل بيانگر اثرات مهارکننده كمتري از ريشه گزنه ميباشد بطوريكه زمان تحريك ناپذيري گزنه 40 درصد وراپاميل مي باشد. همچنين گزنه توانست رفتار الكتروفيزيولوژيك مشابهي را نسبت به اوبائين نشان دهد.استنتاج: اثرات عصاره الكلي ريشه گزنه بر روي خواص الكتروفيزيولوژيك يك گره دهليزي بطني بيانگر نقش دورموتروپ منفي اين گياه مي باشد كه شباهت الكتروفيزيولوژيك آنبا اوبائين مي تواند احتمال نقش پمپ سديم - پتاسيم وابسته به انرژي را در اثرات مهاري گزنه برروي گره دهليزي - بطني مطرح كند.[1] زارع مهیار، خدابنده صابر، منصف فریال، وشتانی سیدسعید. بافت شناسی و مکان یابی پمپ سدیم-پتاسیم در روده میگوی وانامی Litopenaeus vannamei. علوم و فنون شیلات. 1398[2] Effect of drying methods on phenolic compounds and antioxidant activity of Urtica dioica L. leaves[3] The effect of lutein and Urtica dioica extract on in vitro production of embryo and oxidative status in polycystic ovary syndrome in a model of mice