高中生物第3章细胞的代谢3.2物质出入细胞的方式(6)素材浙科版1教案_浙科版生物细胞质
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第2节 物质出入的方式
——钠钾泵
1、Na-K泵的组成和作用方式
2、钠钾泵的工作原理和作用
3、钠钾泵与神经的生物电现象
4、Na-K泵与疾病
5、Na-K泵的前景展望
英文名称：sodium potaium pump 中文名称：钠钾泵,钠钾帮浦
名词解释：会使细胞外的NA+浓度高于细胞内，当NA+顺着浓度差进入细胞时，会经由本体蛋白质的运载体将不易通过细胞膜的物质以共同运输的方式带入细胞。
原理：钠离子出膜，钾离子进膜，保持膜内高钾膜外高钠的不均匀离子分布。作用：细胞内高钾是许多代谢反应进行的必需条件；防止细胞水肿；势能贮备。
Na-K泵的组成和作用方式
Na—K泵由α、β两亚基组成。α亚基为分子量约120KD的跨膜蛋白，既有Na、K结合位点，又具ATP酶活性，因此Na—K泵又称为Na—K—ATP酶。β亚基为小亚基，是分子量约50KD的糖蛋白。
一般认为Na—K泵首先在膜内侧与细胞内的Na结合，ATP酶活性被激活后，由ATP水解释放的能量使“泵”本身构象改变，将Na输出细胞；与此同时，“泵”与细胞膜外侧的K结合，发生去磷酸化后构象再次改变，将K输入细胞内。研究表明，每消耗1个ATP分子，可使细胞内减少3个Na并增加2个K。
细胞膜钠钾泵作用首先是由Hodkin和Keynes(1955)所发现.1957年Skou发现了Na+-K+ATP酶并证明其与钠钾泵的作用有关.钠钾泵的作用方式可因不同生理条件而异,在红细胞膜中可能有以下几种方式:
1.正常的作用方式——利用ATP的水解与Na+-K+的跨膜转运相偶联.2.泵的反方向作用——利用Na+-K+的跨膜转运来推动ATP的合成.3.Na+-Na+交换反应可能与ATP和ADP交换反应相偶联.4.K+-K+交换反应与Pi和H2(18)O的交换反应相偶联.5.依赖ATP水解,解偶联使Na+排出.钠钾泵的工作原理和作用
特点为：①它不是“全或无”的，在阈下刺激的范围内，随刺激强度的增大而增大，②不能在膜上作远距离的传播，但由于膜本身由于有电阻和电容特性而膜内外都是电解质溶液，发生在膜的某一点的局部兴奋，可以使邻近的膜也产生类似的去极化，但随距离加大而迅速减小以至消失，成为电紧张性扩布③局部兴奋可以互相叠加，当一处产生的局部兴奋由于电紧张性扩布致使临近处的膜也出现程度较小的去极化，而该处又因另一刺激也产生了局部兴奋，虽然两者单独出现时都不足以引起一次动作电位，但如果遇到一起时可以叠加起来，以致有可能达到阈电位引发一次动作电位，称为空间性总和。局部兴奋的叠加也可以发生在连续数个阈下刺激的膜的某一点，亦即当前面刺激引起的局部兴奋尚未消失时，与后面刺激引起的局部兴奋发生叠加，称为时间性总和。
在刺激超过阈强度后，动作电位的上升速度和所能达到的最大值，就不再依赖于所给刺激的强度大小了。即只要刺激达到足够的强度，再增加刺激强度并不能使动作电位的幅度有所增大。此外，动作电位并不是只出现在受刺激的局部，他在受刺激部位产生后，还可沿着细胞膜向周围传播，而且传播的距离并不因为原处刺激的强度而有所不同，直至整个细胞的膜都依次兴奋并产生一次同样大小和形式的动作电位。即动作电位的“全或无”现象。
Na-K泵与疾病
经科学研究,发现Na+-K+泵在人体的正常代谢中具有非常重要的作用,与一些疾病的发生也有着密切的关系.如肝水肿,白内障,囊纤维化,癫痫,偏头痛,高血压等.另外,最近的研究表明,Na+-K+泵还与屡减仍肥有着千丝万缕的关系.在这里,仅就白内障和高血压与Na+-K+泵的关系做一点介绍.白内障与Na+-K+泵
白内障的病因较为复杂,可能是环境,营养,代谢和遗传等多种因素.对晶状体长期综合作用的结果.一般认为,氧化损伤引起白内障的最早期变化.氧化作用会损伤晶状体细胞膜,使维持细胞内正常代钠和高钾离子浓度的Na+-K-ATP酶泵功能明显改变,对钠离子的通透性增加,使晶状体内的钠离子增加,导致水的流失,开始了皮质性白内障的过程
高血压与Na+-K+泵
据报道,高血压患者及有高血压家族史而血压正常者有跨膜电解质转运紊乱,其血清中有一种激素样物质,可抑制Na+/K+-ATP酶活性,以致钠钾泵功能降低,导致细胞内Na+,Ca2+浓度增加,动脉壁SMC收缩加强,肾上腺素能受体(adrenergicreceptor)密度增加,血管反应性加强.这些都有助于动脉血压升高.近来研究发现,血管紧张素(AGT)基因可能有15种缺陷,正常血压的人偶见缺陷,而高血压患者在AGT基因上的3个特定部位均有相同的变异.患高血压的兄弟或姐妹可获得父母的AGT基因的同一拷贝.有这种遗传缺隐的高血压患者,其血浆血管紧张素原水平高于对照组.屡减仍肥与Na+-K+泵
新近发现,有些肥胖者虽然坚持节食,活动量也不小,但依然“体壮膘肥”,即使使尽各种减肥手段,体重也有增无减,煞是令人苦恼.其实,这种肥胖的根本原因是因为人体中褐色脂肪组织的产热功能发生了故障,无法正常产热,不能消耗能源脂肪.这主要是镶嵌在竭色脂肪细胞膜上的一种被称为钠钾三磷酸腺苷酶的“转移泵”运转慢了,由于“泵机”转运减速,以燃烧脂肪为主的产热机器便无法正常运行,使人的基础体温降低,机体耗能也减少.这种人好像处于一种亚冬眠的低能耗状态,能量消耗少,人也就瘦不了.Na-K泵的前景展望
由于Na-K泵在人体的生命活动中具有如此重要作用,更与疾病有着千丝万缕的关系,我们相信在不久的将来,随着的研究的深入,人们一定能解决许许多多的未解之谜!
除Na—K泵外，还有与Ca、H转运有关的Ca泵和质子泵。这些“泵”的作用，对于维持++细胞内环境的稳定亦具有重要意义。
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