Protonske črpalke

Protonske črpalke so membranski proteini, ki omogočajo prenos proteinov skozi celično membrano. Pri tem gre za aktivni transport, kar pomeni, da se protoni prenašajo s področja z nižjo koncentracijo preko membrane na področje z višjo koncentracijo. Za to pa je potreben vložek energije v obliki molekul adenozin trifosfata (ATP). Bistvo delovanja protonskih črpalk je v tem, da energijo molekule ATP pretvori v elektrokemijski potencial, ki se lahko porabi za druge celične procese.

Primer takšne črpalke je natrij-kalijeva črpalka, imenovana Na+/K+ ATP-aza, ki je v plazemski membrani skoraj vsake evkariontske celice.

Na+/K+ ATP-aza Celice za svoje normalno delovanje potrebujejo določeno koncentracijo natrija in kalija, ki ni enaka koncentraciji teh ionov v zunajcelični tekočini. Zato mora celica z aktivnim antiportom[1] ves čas črpati natrijeve ione iz celice in kalijeve ione v celico. Natrij kalijeva črpalka, ki sodeluje pri tem procesu je sestavljena iz dveh podenot nameščenih v plazemsko membrano. Proces transporta poteka tako, da se najprej trije natrijevi ioni vežejo na citoplazemski strani črpalke. Sledi vezava fosfatne skupine iz molekule ATP (Poteče encimsko katalizna fosforilacija. Molekula ATP odda fosfatno skupino in se pretvori v ADP). Vezava fosfatne skupine sproži konformacijsko spremembo črpalke, da ta potisne natrijeve ione v zunajcelično tekočino. Prazna protonska črpalka sedaj lahko sprejme dva kalijeva iona iz zunajcelične okolice. Ob njuni vezavi pa se fosfatna skupina odcepi, kar povzroči, da se protein vrne v prvotno konformacijsko obliko in prečrpa kalijeva iona v celico.

Pri takšnem transportu protonov (3 Na+ iz celice in 2K+ v celico), pride do neto razlike v elektrokemijskem potencialu[2] na obeh straneh membrane (znotraj celice je manjši kot zunaj celice). Takšna potencialna razlika je na primer ključna v živčnih celicah, zaradi nastanka živčnega impulza[3].

Tudi v procesu celičnega dihanja deluje protonska črpalka, ki s črpanjem protonom iz notranjosti mitohondrija v prostor med zunanjo in notranjo membrano ustvari koncentracijski gradient in s tem elektrokemijski potencial, ki deluje kot „baterija“ za shranjevanje energije v celici.

Viri in literatura:

Boyer R. Temelji biokemije. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Knjižna zbirka Scripta. ISBN 961-242-041-6

Wikipedija. Članek: Proton Pump. (Zadnja objava 5. november 2011 ob 23:05) http://en.wikipedia.org/wiki/Proton_pump

Wikipedija. Članek: ATPase. (Zadnja objava: 15. april 2011 ob 21:02) http://en.wikipedia.org/wiki/Transmembrane_ATPase

Wikipedija. Članek: Na+/K+-ATPase (zadnja objava: 19 november 2011 ob 14:49) http://en.wikipedia.org/wiki/NaKATPase

Povezave

http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/dl/free/0072437316/120068/bio05.swf::Proton%20Pump

http://vedez.dzs.si/datoteke/bio-procesi/1_zgradba-in-delovanje-celice/1_prepustnost_membrane/1_aktivni-transport/1_natrij-kalijeva-crpalka/1_uvod/index.html

http://www.svarog.si/biologija/MSS/index.php?page_id=10959