Natrium-kalium-pumpa er eit transportprotein i cellemembranen hos alle dyre- og planteceller. Ho er viktig for at cellene skal oppretthalde den ønska skilnaden mellom miljøet inni og utanfor cella. Na-K-pumpa er mellom anna viktig for at nerveceller skal kunne sende signal
Funksjon
For at cellene og kroppen vår skal fungere normalt, må det vere mange fleire kaliumion og færre natriumion inni cella enn utanfor cella. Vidare må innsida ha ein negativ elektrisk ladning, medan utsida er positivt ladd. Desse skilnadane er mellom anna naudsynte for at nerveceller skal kunne sende nervesignal og tarmceller skal kunne ta opp sukker (glukose) frå tarmen.
Na-K-pumpa held oppe denne normaltilstanden ved å pumpe tre natriumion (Na+) ut av cella og to kaliumion (K+) inn. Det er alt eit overskot av natriumion på utsida av cella ogeit overskot av kaliumion inni cella. Det gjer at det er energikrevjande å pumpe natriumion ut og kaliumion inn. Energien til denne aktive transporten får pumpa ved å spalte eitt ATP-molekyl.
Oppbygging
Na-K-pumpa er eit protein sett saman av fleire polypeptid som dannar ein væskefylt kanal gjennom membranen. Endane kan vere opne eller lukka, og det er viktig for alle transportpumper at ikkje begge endane er opne samstundes. I biokjemien vert slike stengsel kalla portar. Prosessen med å opne og lukke portane og å binde eller frigjere natrium og kaliumiona har mange steg, og for kvart steg endrar pumpa form (konformasjon).
Formendringane nyttar energien frå eit ATP-molekyl. Denne energien vert tilført proteinet ved at Na-K-pumpa sjølv fosforylerer seg. Eit resultat av formendringane er at berre den fosforylerte forma av proteinet bind kaliumion godt, medan den ikkje-fosforylerte forma bind natriumion godt.
Oppgåver
Til vanleg er konsentrasjonen av kaliumion høgare inni cella enn utanfor, medan konsentrasjonen av natriumion er høgare utanfor cella enn innanfor. Skilnaden i ladning og konsentrasjon skaper ein elektrokjemisk gradient som vert nytta til ulike funksjonar i cellene. Det er natrium-kaliumpumpa som lagar denne gradienten.
Celler har eit negativt membranpotensial. Det vil seie at det er eit overskot av negative ladningar inni cella, medan utsida av cellemembranen er positivt lada. Dette membranpotensialet kallar ein også for kvilepotensialet. Dette vert halde oppe ved at Na-K-pumpa heile tida transporterer tre natriumion ut av cella og to kaliumion inn. I sum fører dette til at ei positiv ladning vert flytta ut av cella. Transporten dannar også gradientar for natrium- og kaliumion som vert utnytta når nerveceller sender nervesignal.
Den kjemiske natriumgradienten gjev også energi til ei rekkje transportoppgåver, mellom anna å føre glukose og aminosyrer inn i cella.
Dersom konsentrasjonane av alle ion inne i cella vert høgare enn utanfor, vil cella ta opp vatn og svelle. Dette kan til sist gjere at cella vert øydelagt (lysert). Na-K-pumpa hindrar slik svelling ved å pumpe ut ion og dermed oppretthalde rett ionekonsentrasjon.
Effekten av hjarteglykosid
Menneskje lagar nokre hormon i binyrebarken som bind til Na-K-pumpa og regulerer aktiviteten hennar. Desse tilhøyrer den kjemiske gruppa hjarteglykosid. Hjarteglykosid vart først kjende som giftige molekyl produserte av nokre planter og padder som bind til natrium-kaliumpumpa og hindrar aktiviteten hennar. Digoksin, opprinneleg isolert frå revebjølle, er det mest kjende hjarteglykosidet og vert framleis nytta medisinsk.
Signaloverføring
Na-K-pumpa er ikkje berre eit transportprotein, men reagerer på binding av hjarteglykosid og på oksidativt stress med å aktivere fleire ulike signalsystem i cellene.
Historie
Natrium-kaliumpumpa vart oppdaga i 1957 av den danske forskaren Jens Christian Skou, som fekk Nobelprisen for arbeidet sitt i 1997.
