题目

简述 Na+/K+泵(Na+/K+ pump,Na+/K+ ATPase)的结构和作用机制.

提问时间：2020-11-30

答案

Na+/K+泵是动物细胞中由ATP驱动的将Na+ 输出到细胞外同时将K+输入细胞内的运输泵,又称Na+泵或Na+/K+交换泵.实际上是一种Na+ /K+ ATPase.Na+ /K+ ATPase是由两个大亚基(α亚基)和两个小亚基(β亚基)组成.α亚基是跨膜蛋白,在膜的内侧有ATP结合位点,细胞外侧有乌本苷(ouabain)结合位点;在α亚基上有Na+和K+结合位点.
Na+/K+ ATPase运输分为六个过程:①在静息状态,Na+/K+泵的构型使得Na+ 结合位点暴露在膜内侧.当细胞内Na+浓度升高时,3个 Na+ 与该位点结合；② 由于Na+的结合,激活了ATP酶的活性,使ATP分解,释放ADP,α亚基被磷酸化; ③由于α亚基被磷酸化,引起酶发生构型变化,于是与Na+ 结合的部位转向膜外侧,并向胞外释放3个Na+ ；④膜外的两个K+同α亚基结合; ⑤ K+ 与磷酸化的Na+/K+ ATPase结合后,促使酶去磷酸化;⑥ 去磷酸化后的酶恢复原构型,于是将结合的K+ 释放到细胞内.每水解一个ATP,运出3个Na+ ,输入2个K+ .Na+ /K+泵工作的结果,使细胞内的Na+浓度比细胞外低10～30倍,而细胞内的K+浓度比细胞外高10～30倍.由于细胞外的Na+浓度高,且Na+是带正电的,所以Na+ /K+泵使细胞外带上正电荷.
意义:Na+/K+ 泵具有三个重要作用,一是维持了细胞Na+离子的平衡,抵消了Na+离子的渗透作用;二是在建立细胞质膜两侧Na+离子浓度梯度的同时,为葡萄糖协同运输泵提供了驱动力;三是Na+泵建立的细胞外电位,为神经和肌肉电脉冲传导提供了基础.