مضخة الصوديوم والبوتاسيوم هي بروتين غشائي ضمني يخترق طبقتي الفوسفوليبيد للغشاء الهيولي ذو وظيفة إنزيمية مستهلكة للطاقة الناتجة عن إماهة جزيئة ATP إلى ADP + Pi لتعمل على نقل أيونات البوتاسيوم والصوديوم عكس تدرج التركيز. لها دور كبير في ثبات التركيز الأيوني على جانبي غشاء الخلية العصبية والعضلية. تسمح هذه المضخة بإدخال أيونيّ بوتاسيوم مقابل إخراج 3 أيونات صوديوم. هذه المضخة هي المسؤولة عن ظاهرة عودة الإستقطاب للخلايا العصبية بعد ظهور جهد الفعل.
وظيفة
تساعد مضخة الصوديوم والبوتاسيم في الحفاظ على جهد الراحة، النقل، وتنظيم حجم الخلية.
جهد الراحة
من أجل الحفاظ على جهد الخلية، تحافظ الخلايا على تركيز منخفض من أيونات الصوديوم ومستويات عالية من أيونات البوتاسيوم داخل الخلية. تخرج مضخة الصوديوم والبوتاسيوم 3 أيونات صوديوم إلى الخارج وتدخل أيونيّ بوتاسيوم إلى داخل الخلية. من هنا، بالمجموع، تزيل المضخة أيون واحد موجب من داخل الخلية. (أنظر آلية العمل لمزيد من التفاصيل).
آلية العمل
- المضخة، وهي مرتبطة بثلاثي فسفات الأدينوزين (ATP)، ثلاثة أيونات صوديوم من داخل الخلية.
- تتم عملية حلمهة ثلاثي فسفات الأدينوزين (ATP) مما يؤدي إلى فسفرة المضخة وإطلاق ثنائي فسفات الأدينوزين (ADP).
- تغيير هيئي في المضخة يكشف أيونات الصوديوم لخارج الخلية. الصيغة المفسفرة للمضخة هي ذات ألفة ضعيفة للصوديوم ولذلك يتم إطلاق ثلاث أيونات الصوديوم لخارج الخلية.
- تربط المضخة أيونين من البوتاسيوم من خارج الخلية، مما يؤدي إلى نزع فسفات المضخة، ولذلك إعادتها للهيئة الأولى، مما يؤدي إلى كشف البوتاسيوم للسائل داخل الخلوي.
- الصيغة غير المفسفرة للمضخة هي ذات ألفة أقوى للصوديوم من البوتاسيوم، لذلك يتم إطلاق أيوني البوتاسيوم داخل الخلية. وتربط المضخة ثلاثي فسفات الأدينوزين (ATP)، وتعود العملية للعمل من جديد وهكذا دواليك.
اكتشاف المضحة
اكتشفت مضحة الصوديوم والبوتاسيوم عام 1957 على يد الكيميائي الدنماركي ينس كريستيان سكو، حينما عمل كمساعد بروفيسور في قسم الفيزيولوحيا، في جامعة آرهوس الدنماركية. أعلن سكو عن اكتشافه هذا خلال مقالة نشرها في العام ذاته.
حصل سكو عام 1997 على نصف جائزة نوبل في الكيمياء «على اكتشاف الإنزيم الناقل للأيونات، مضخة الصوديوم والبوتاسيوم».
-
السؤال: أي مما يلي يعد نتيجة لفعل مضخة الصوديوم البوتاسيوم ؟
-
الإجابة: شحنة سالبة داخل الخلية العصبية