Kalio ir natrio balansas žmogaus organizme: kaip jis užtikrinamas ir ką svarbu žinoti apie kalio-natrio siurblį? Aktyvus jonų pernešimas. Diafragminis siurblys

Savo gerą darbą pateikti žinių bazei lengva. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija

Federalinė valstybės biudžetinė švietimo įstaiga

Aukštasis profesinis išsilavinimas

„Tiumenės valstybinė medicinos akademija“

Medicinos fakultetas

Abstraktusįjungtatema:

"Natris-kalissiurblys.Biologinisvaidmuo"

Tiumenė 2012 m

Natrio- kaliosiurblys - tai specialus baltymas, prasiskverbiantis per visą membranos storį, nuolat pumpuojantis kalio jonus į ląstelę, kartu išpumpuojantis iš jos natrio jonus; šiuo atveju abiejų jonų judėjimas vyksta prieš jų koncentracijos gradientus. Šios funkcijos galimos dėl dviejų svarbių šio baltymo savybių. Pirma, gali pasikeisti transporterio molekulės forma.

Šie pokyčiai atsiranda dėl fosfato grupės pridėjimo prie nešiklio molekulės dėl energijos, išsiskiriančios ATP hidrolizės metu (t. y. ATP skaidymas į ADP ir fosforo rūgšties liekanas). Antra, pats šis baltymas veikia kaip ATPazė (t.y. fermentas, hidrolizuojantis ATP). Kadangi šis baltymas perneša natrį ir kalį ir, be to, turi ATPazės aktyvumą, jis vadinamas „natrio-kalio ATPazė“.

1 pav. Natrio-kalio siurblys.

Supaprastintaveiksmasnatrio-kaliosiurblysGalipristatytikitasbūdu.

1. Iš membranos vidaus į nešiklio baltymo molekulę patenka ATP ir natrio jonai, o iš išorės – kalio jonai.

2. Transporterio molekulė hidrolizuoja vieną ATP molekulę.

3. Dalyvaujant trims natrio jonams, dėl ATP energijos į nešiklį pridedama fosforo rūgšties liekanos (nešiklio fosforilinimas); šie trys natrio jonai patys taip pat prisijungia prie transporterio.

4. Dėl fosforo rūgšties liekanos pridėjimo įvyksta toks nešiklio molekulės formos pasikeitimas (konformacija), kad natrio jonai atsiduria kitoje membranos pusėje, jau už ląstelės ribų.

5. Į išorinę aplinką išsiskiria trys natrio jonai, o vietoj jų du kalio jonai jungiasi prie fosforilinto transporterio.

6. Dviejų kalio jonų pridėjimas sukelia transporterio defosforilinimą – į juos išsiskiria fosforo rūgšties likutis.

7. Defosforilinimas savo ruožtu priverčia nešiklį prisitaikyti taip, kad kalio jonai atsidurtų kitoje membranos pusėje, ląstelės viduje.

8. Ląstelės viduje išsiskiria kalio jonai ir visas procesas kartojasi.

Natrio-kalio siurblio svarbą kiekvienos ląstelės ir viso organizmo gyvybei lemia tai, kad nuolatinis natrio išsiurbimas iš ląstelės ir kalio įpurškimas į ją yra būtinas daugeliui gyvybiškai svarbių dalykų. procesai: osmoreguliacija ir ląstelių tūrio išsaugojimas, potencialų skirtumo išlaikymas abiejose membranos pusėse, elektrinio aktyvumo palaikymas nervų ir raumenų ląstelėse, aktyviam kitų medžiagų (cukrų, aminorūgščių) pernešimui per membranas. Didelis kalio kiekis taip pat reikalingas baltymų sintezei, glikolizei, fotosintezei ir kitiems procesams. Maždaug trečdalis viso ATP, kurį suvartoja gyvūno ląstelė ramybės būsenoje, išleidžiama būtent natrio-kalio siurblio veikimui palaikyti. Jei koks nors išorinis poveikis slopina ląstelių kvėpavimą, tai yra, sustabdo deguonies tiekimą ir ATP gamybą, tada vidinio ląstelės turinio joninė sudėtis pradės palaipsniui keistis. Ilgainiui jis susibalansuos su ląstelę supančios aplinkos jonine sudėtimi; šiuo atveju įvyksta mirtis.

Biologinisvaidmenį

biologinis kalio natrio kiekis kraujyje

NATRIAS- pagrindinis ekstraląstelinio skysčio jonas, jame yra 96% viso organizme esančio natrio kiekio (90-100 g). Normali Na koncentracija kraujo plazmoje yra 135-145 mmol/l; jis palaikomas labai tiksliai, nes lemia plazmos osmoliarumą ir vandens apykaitą. Na* kiekį kraujyje reguliuoja hormonai: ADH ir NUF prisideda prie jo mažėjimo, aldosteronas – prie jo padidėjimo. Įprastas NaCl suvartojimas yra 8-15 g per dieną, nors tikrasis natrio poreikis organizmui yra šiek tiek mažesnis. Na" ir 01 perteklius išsiskiria per inkstus ir prakaito liaukas; natrio netekimas per žarnyną gali pasireikšti viduriuojant.

Svarbiausiabiologinėsfunkcijasnatrio:

1. Pagrindinis vaidmuo palaikant kraujo plazmos ir tarpląstelinio skysčio osmoliarumą apskritai.

2. Dalyvavimas (kartu su kaliu) atsirandant elektrocheminiam potencialui ant ląstelių plazminių membranų, užtikrinant jų jaudrumą ir membranų transportavimą.

3. Baltymų ir fermentų molekulių stabilizavimas, užtikrinantis daugelio fermentinių reakcijų atsiradimą.

KALIS- pagrindinis tarpląstelinis katijonas; tarpląstelinėje erdvėje yra 20-40 kartų mažiau. Didelis kalio kiekis randamas raumenų audinyje; KG kiekis kraujo plazmoje yra 3,5-5,0 mmol/l. Mėsoje, vaisiuose ir daržovėse gausu kalio; Dienos poreikis yra 2-4 g.

Hormonai prisideda prie K+ lygio plazmoje sumažėjimo: insulinas sukelia jo perėjimą į ląsteles kartu su gliukoze, aldosteronas padidina kalio išsiskyrimą per inkstus. K+ koncentracija kraujyje gali padidėti dėl ląstelių žūties, jonų „nutekėjimo“ per pažeistas biomembranas arba sutrikus natrio-kalio siurblio veikimui (ląstelinės energijos trūkumas).

Pagrindinisbiologinėsfunkcijaskalis:

1. Ląstelių bioelektrinio aktyvumo užtikrinimas (ramybės potencialo formavimas, neuroraumeninio jaudrumo ir laidumo užtikrinimas).

2. Viduląstelinio turinio osmoliariškumo palaikymas.

3. Dalyvavimas daugelyje fermentinių reakcijų, įskaitant baltymų sintezę.

4. Kalio kiekio kraujyje pokyčiai sukelia ryškias biologines reakcijas: sumažėjimą (hipokalemiją) - raumenų silpnumą ir miokardo jaudrumą (aritmijas, ekstrasistoles), amžių (hiperkalemiją) - raumenų spazmus ir susijaudinimo sumažėjimą, sunkiais atvejais - širdies sustojimas).

Naudotaliteratūra

1. http://meduniver.com/Medical/Biology/131.html

2. http://biohi.mybb.ru/viewtopic.php?id=67

3. T.L. Bogdanovas „Vadovas stojantiesiems į universitetus“

Paskelbta Allbest.ru

Panašūs dokumentai

Biocheminių procesų eiga, jų priežasties-pasekmės mechanizmas. Natrio-kalio siurblys, ATP hidrolizės energija, kalcio siurbliai, natrio-kalcio keitiklis. Membranos funkcijos, ląstelės ir molekulių elektrinis potencialas, jų vaidmuo medžiagų apykaitos procesuose.

santrauka, pridėta 2009-10-24

Kūno skysčių ir vandens balanso osmosinio slėgio palaikymas. Natrio įtaka baltymų apykaitai ir dalyvavimui hidratacijos procese. Natris maiste. Natrio ir kalio trūkumo simptomai. Augalinis maistas, kuriame yra kalio.

pristatymas, pridėtas 2014-11-09

Fermentų klasifikacija, jų funkcijos. Fermentų įvardijimo taisyklės, struktūra ir veikimo mechanizmas. Vieno substrato fermentinių reakcijų kinetikos aprašymas. Indukuotos korespondencijos raktų užrakto modeliai. Modifikacijos, fermentų kofaktoriai.

pristatymas, pridėtas 2012-10-17

Pusiausvyros membranos potencialo samprata. Jonų prasiskverbimo per ląstelės paviršiaus membraną mechanizmai. Natrio-kalio siurblio veikimo principas. Įtampa valdomų ir receptorių valdomų jonų kanalų charakteristikos. Būdai, kaip juos suaktyvinti.

santrauka, pridėta 2015-08-19

Baltymų cheminė sudėtis, prigimtis ir struktūra. Fermentų veikimo mechanizmas, jų aktyvavimo ir slopinimo tipai. Šiuolaikinė fermentų ir vitaminų klasifikacija ir nomenklatūra. Biologinės oksidacijos mechanizmas, pagrindinė kvėpavimo fermentų grandinė.

cheat lapas, pridėtas 2013-06-20

Biologinis natrio ir kalio jonų vaidmuo raumenų susitraukimo procese ir palaikant organizmo vandens balansą. Temperatūros, aktyvatorių ir inhibitorių įtaka fermentų aktyvumui. Medžiagų superkompensacijos fazė, pagrindinės jos atsiradimo priežastys.

testas, pridėtas 2014-11-25

Kalcio veikimo potencialai. Kanalų aktyvavimo ir inaktyvavimo procesų aprašymas. Atvirų kalio kanalų indėlis į repoliarizaciją. Įtampos gnybtų eksperimentų su kalmarų aksonais rezultatai. Kalcio ir natrio vaidmuo stimuliuojant ląstelės membraną.

testas, pridėtas 2009-10-26

Bendrosios charakteristikos ir pagrindiniai fermentų tipai. Cheminės fermentų savybės ir jų katalizuojamos reakcijos. Fermentų selektyvumas ir efektyvumas. Priklausomybė nuo temperatūros ir tirpalo aplinkos. Aktyvioji fermento vieta. Fermentinių reakcijų greitis.

pristatymas, pridėtas 2014-10-06

Sąlygos palaikyti pastovią kūno temperatūrą. Jo refleksiniai mechanizmai ir termoreguliacijos metodai. Prakaitas yra vandeningas skystis, kuriame yra natrio chlorido, natrio laktato ir karbamido. Šilumos izoliacijos vaidmuo tarp vidinės kūno srities ir aplinkos.

pristatymas, pridėtas 2015-01-31

Kinetiniai fermentinių reakcijų tyrimai, skirti nustatyti fermentus ir palyginti jų greitį. Fermento-substrato komplekso susidarymas iš fermento ir substrato dėl fizinės gamtos jėgų. Fakultatyviniai organizmai, autotrofai ir heterotrofai.

Natrio chloridas yra būtinas organizmui. Remiantis akademiko Pokrovskio tyrimais, optimali valgomosios druskos dozė yra 10-15 gramų per dieną. Pažvelkime į valgomosios druskos reikšmę ląstelių lygiu. Ląstelės sienelė yra pusiau pralaidi membrana, atskirianti skirtingos koncentracijos tirpalus: ląstelės turinį ir tarpląstelinę medžiagą. Membranos yra sudėtingos biologinės struktūros, susidedančios iš baltymų ir į riebalus panašių medžiagų. Jie leidžia maistinėms medžiagoms patekti į ląstelę ir pašalinti atliekas.

Membranos nuolat juda, pulsuoja ir atsinaujina. Keitimosi procesas tarp ląstelės ir tarpląstelinės medžiagos yra pagrįstas osmoso reiškiniu. Membrana išlygina medžiagų koncentraciją abiejose pusėse. O kadangi ištirpusios medžiagos dalelės gali būti jonai, jos neša ir elektros krūvius. Šiuo atžvilgiu difuzija per membraną priklauso ne tik nuo koncentracijos skirtumo, bet ir nuo potencialų skirtumo. Chloro jonai Cl – lengviau patenka į mažiau koncentruotą tirpalą, o jų buvimas sukuria neigiamą krūvį. Natrio jonai difunduoja ne taip stipriai, nes turi storą hidratacijos apvalkalą ir sukuria teigiamą krūvį kaupimosi vietose. Taip atsiranda potencialų skirtumas.

Štai kodėl mes sūdome maistą, kad aprūpintume organizmą teigiamais ir neigiamais jonais. Chloro jonai yra būtini, kad susidarytų druskos rūgštis, kuri yra skrandžio sulčių dalis ir dalyvauja virškinimo procese. Tačiau šie procesai yra sudėtingesni ir juose yra paslapčių, kurias nelengva išspręsti.

Gyvuose organizmuose kalio jonų K + kiekis žmogaus organizme sudaro 140 gramų, o natrio dalis yra 100 g. Kalio jonai K + ir natrio Na + užima savo vietas kūno viduje. Ląstelių viduje daug daugiau kalio jonų (pavyzdžiui, raudonuosiuose kraujo kūneliuose natrio kalio yra 15 kartų daugiau, o kraujo plazmoje 20 kartų mažiau), todėl kraujas sūrus. Natrio jonai, turintys storą hidratacijos apvalkalą, sunkiau prasiskverbia pro ląstelės membraną. Skirtingas K + ir Na + kiekis ląstelėje ir tarpląstelinėje erdvėje sukuria potencialų skirtumą ir skatina įkrautų dalelių judėjimą per ląstelės membranas. Atsiranda vadinamasis kalio natrio siurblys, kuris skatina jonų perdavimą. Energiją šiam procesui suteikia adenozino trifosforo rūgštis (sutrumpintai ATP). Įvairių medžiagų perėjimo per ląstelių membranas procesas yra labai greitas, o osmoso procesas, potencialų skirtumas negali užtikrinti tokio greičio.

Buvo atrasta, kad yra medžiagų, kurios gali pernešti jonus per ląstelių membranas. Pirmąją tokią medžiagą 1955 metais atrado vokiečių mokslininkai Brockmannas ir Schmidtas-Kastneris, o 1964 metais amerikiečių mokslininkas Pressmanas išsiaiškino, kad ši medžiaga turi savybę sudaryti kompleksus su šarminių metalų jonais ir padidina jų gebėjimą prasiskverbti per membranas. Šarminių metalų nešikliai vadinami jonoforais. Pirmasis jonoforas, kaip aprašyta aukščiau, buvo valinomicinas. Be to, buvo gauti kiti jonoforai. Jie turi baltymų struktūrą. Jie turi aukštą biologinę struktūrą. Jų dėka jonų ir molekulių prasiskverbimas per ląstelės membraną vyksta labai greitai.

Už mokslinius darbus jonų pernešimo per membranas srityje mūsų mokslininkai A. Ovčinikovas ir V. T. Ivanovas buvo apdovanoti Lenino premija 1978 m. Šios medžiagos taip pat naudojamos kaip vaistai. Pavyzdžiui. Valinomicinas, gramicidinas, antamanidas.

Natrio-kalio pompa yra nervinių impulsų perdavimo pagrindas. Nervinės stimuliacijos perdavimas vyksta per nervines ląsteles – neuronus. Ilgas nervinės ląstelės išplėtimas vadinamas aksonu ir tarnauja kaip signalų laidininkas organui, prie kurio ji jungiasi. Aksonas primena vamzdelį, kuriame yra skysčio, ir jis pats yra panardintas į skystį. Abiejuose šiuose skysčiuose yra ištirpusių druskų, todėl jie gerai praleidžia elektrą.

Aksoną supančiame skystyje yra Na + ir Cl-- jonų. Aksono viduje esančiame skystyje yra organinės kilmės K + katijonų ir anijonų. Ši laidininko konstrukcija yra prastesnė už metalą, tačiau gyviems organizmams to visiškai pakanka. Nervinė ląstelė yra ramybės būsenoje, jos viduje stebimas neigiamas krūvis – ramybės potencialas. Kai tik nervinė ląstelė gauna sužadinimo signalą, membranos laidumas kaliui ir natriui smarkiai padidėja. Ląstelės potencialas nukrenta iki 0 ir tada pakyla iki teigiamos vertės +50mV. Potencialo pokytis atsiranda dėl to, kad natrio jonai prasiskverbia į ląstelę, o kalio jonai išeina. Jų koncentracijos pasikeitimas sukelia potencialo pasikeitimą. Tai yra nervinių impulsų perdavimo prasmė. Šie impulsai valdo mūsų veiksmus.

Na + ir K + turi didelę reikšmę smegenų veiklai. Mūsų atmintis būna dviejų tipų: ilgalaikė ir trumpalaikė. Pagal šiuo metu egzistuojančią hipotezę, trumpalaikės atminties mechanizmas yra joninio pobūdžio. Joniniai ryšiai yra trapūs ir gali greitai nutrūkti, todėl atmintis trumpa. Šiose jungtyse pagrindinė vieta skiriama kalio ir natrio junginiams.

Ilgalaikė atmintis siejama su stipresnių struktūrų formavimusi.

Natrio-kalio pompa (arba natrio-kalio siurblys) tikriausiai yra vienas iš labiausiai ištirtų baltymų, tačiau jis ir toliau pateikia netikėtumų. Neseniai Danijos mokslininkų grupė pasiūlė šio baltymo veikimo modelį, kuriame svarbų vaidmenį atlieka citoplazminiai protonai. Atrodo, kad kai kuriuos paveldimus neurologinius sutrikimus, tokius kaip hemipleginė migrena, sukelia mutacija tiksliai toje siurblio srityje, kurioje jungiasi protonas.

Gyvybė kilo sūriame jūros vandenyje, o pirmosios ląstelės – mažyčiai maišeliai su šviežiu turiniu – turėjo nuolatos „išspjaudyti“ į juos prasiskverbiančius natrio jonus, kad „nesusūdytų“. Todėl ląstelės membranoje atsirado specialus baltymas – natrio-kalio pompa. Šis transmembraninis (tai yra, prasiskverbęs pro membraną) baltymas išstumia natrio jonus iš ląstelės ir mainais įleidžia kalio jonus: kiekvienam trims „išspjaunamiems“ natrio jonams „praryjami“ du kalio jonai ir viena ATP molekulė. suskaidytas. Ląstelė išmoko panaudoti susidariusius cheminius ir elektrinius gradientus savo naudai: pavyzdžiui, sukurti ramybės potencialą, simbolizuoti ir palaikyti ląstelių tūrį.

Tai, kad mainais už tris natrio jonus į ląstelę patenka tik du kalio jonai, kelia nerimą. Jei siurblys turi tris katijonų surišimo vietas, kur dingsta viena iš jų, kai baltymas perneša kalį? Grupė mokslininkų iš Danijos (danai apskritai garsėja savo darbais jonų siurblių biologijos srityje, paimkime, pavyzdžiui, natrio siurblio atradėją Jensą Christianą Skou) bandė įrodyti, kad trečiojo natrio jono vieta per m. kalio pernešimą užima citoplazminis protonas (tai yra vandenilio jonas), kuris tada, kai tampa nereikalingas, grįžta atgal į citoplazmą. Be to, mokslininkai teigia, kad natrio siurblyje, kuriuo juda šis protonas, jie atrado anksčiau neištirtą jonų kelią.

Viskas prasidėjo nuo to, kai tyrinėdami šio baltymo alfa subvienetą mokslininkai pastebėjo, kad tarp jo C-galo ir tariamos trečiojo natrio jono surišimo vietos yra ertmė, išklota polinėmis ir įkrautomis aminorūgščių liekanomis – tai yra ideali. jonų kelias. Ypač įdomu, kad sunkią paveldimą ligą – hemipleginę migreną – sukelia labai arti šios ertmės esančių aminorūgščių mutacija.

Siekdami išsiaiškinti, kam skirta ši ertmė, mokslininkai bandė ją „sugadinti“ (kai kurias ją formuojančias aminorūgštis pakeisdami kitomis) ir pažiūrėti, kokių problemų turėtų mutantinis baltymas. Pirma, paaiškėjo, kad mutantinis siurblys gerokai prarado savo afinitetą natriui. Be to, paaiškėjo, kad tam tikromis sąlygomis (esant padidėjusiam membranos potencialui) jis daug lengviau „išspjovė“ natrį nei nemutantinis baltymas. Tai gali reikšti, kad mutacija šioje siurblio dalyje palengvina tam tikrą procesą, susijusį su natrio išsiskyrimu.

Mokslininkai atliko dar daugybę eksperimentų ir priėjo prie išvados, kad šis paslaptingas procesas yra C-galo išsiskyrimas: jis, kaip kamštis, tolsta nuo pagrindinės baltymo dalies, atveria jonų kanalą ir įleidžia vandens molekules. , kurios protonuoja gelmėse esančią aspartato liekaną (D930). Tada natris palieka siurblį ir patenka į tarpląstelinę erdvę. Visa tai leido mokslininkams sukurti patobulintą natrio siurblio modelį.

Matyt taip ir veikia. Pirmiausia darykime prielaidą, kad trys natrio jonai „sėdi“ siurblyje savo surišimo vietose ir vienas protonas ant glutamato liekanos. Natrio jonai gali išeiti į tarpląstelinę erdvę tik tada, kai baltymo C galas pakeičia savo padėtį ir nustoja užkimšti jonų kanalą ir šiuo kanalu teka vanduo, kuris protonuoja aspartato liekaną (kur yra natrio surišimo vieta). Kai natrio jonai patenka į tarpląstelinę erdvę, jie pakeičiami kalio jonais. Protonas, kuris buvo ant glutamato, pereina į aspartatą, o tas, kuris buvo ant aspartato, palieka baltymą per atvirą jonų kanalą. Kalio jonai patenka į tarpląstelinę erdvę vienu kanalu, o protonas, kuris buvo ant aspartato, per kitą. Kalio jonai pakeičiami natrio jonais. Protonas „sėdi“ ant glutamato liekanos ir ciklas kartojasi.

Aktyvus transportas yra energiją vartojantis molekulių arba jonų perkėlimas per membraną prieš koncentracijos gradientą. Energija reikalinga, nes medžiaga turi judėti prieš savo natūralų polinkį sklisti priešinga kryptimi. Judėjimas paprastai yra vienakryptis, o difuzija grįžtama. Energijos šaltinis aktyviam transportavimui yra ATP – junginys, susidarantis kvėpuojant ir veikiantis kaip energijos nešėjas ląstelėje. Todėl, nesant kvėpavimo, aktyvus transportas negali vykti.

Tarpląsteliniuose ir tarpląsteliniuose skysčiuose vyrauja natrio jonai (Na=), kalio jonai (K+) ir chlorido jonai (Cl-). Paveikslėlyje parodyta, kad šių jonų koncentracijos eritrocituose ir žmogaus plazmoje labai skiriasi. Raudonųjų kraujo kūnelių viduje, kaip ir daugumoje ląstelių, kalio koncentracija yra daug didesnė nei išorėje. Kitas būdingas bruožas yra tai, kad kalio koncentracija ląstelėse viršija natrio koncentraciją.

Jei raudonųjų kraujo kūnelių kvėpavimas yra slopinamas dėl kokios nors specifinės įtakos, pavyzdžiui, cianidu, jų joninė sudėtis pradės palaipsniui keistis ir ilgainiui prilygs kraujo plazmos joninei sudėčiai. Tai rodo, kad šie jonai gali pasyviai difunduoti per raudonųjų kraujo kūnelių plazminę membraną, tačiau įprastai dėl kvėpavimo proceso tiekiamos energijos vyksta aktyvus jų pernešimas, dėl kurio išlaikomos paveikslėlyje nurodytos koncentracijos. Kitaip tariant, natris aktyviai pumpuojamas iš ląstelės, o kalis aktyviai pumpuojamas į ją.

Natrio-kalio pompa

Aktyvus transportas atliekami naudojant plazmos membranoje lokalizuotus baltymus-nešiklius. Šiems baltymams, skirtingai nei tiems, apie kuriuos kalbėjome aptardami palengvintą difuziją, reikia energijos, kad pakeistų jų konformaciją. Šią energiją tiekia ATP, kuri susidaro kvėpuojant.

Palyginti neseniai tapo aišku, kad dauguma ląstelių plazmos membranoje veikia natrio siurblys, aktyviai pumpuoja natrį iš ląstelės. Gyvūnų ląstelėse natrio pompa yra sujungta su kalio pompa, kuri aktyviai sugeria kalio jonus iš išorinės aplinkos ir perneša juos į ląstelę. Šis kombinuotas siurblys vadinamas natrio-kalio siurbliu |(Na+, K+)-siurblys|. Kadangi siurblys yra beveik visose gyvūnų ląstelėse ir jose atlieka nemažai svarbių funkcijų, tai geras aktyvaus transportavimo mechanizmo pavyzdys. Jo fiziologinę svarbą liudija faktas, kad daugiau nei trečdalis ATP, kurį sunaudoja gyvūno ląstelė ramybėje, išleidžiama natrio ir kalio siurbimui.

Siurblys yra specialus baltymas nešiklis, lokalizuotas membranoje taip, kad prasiskverbia per visą jos storį. Natris ir ATP patenka į jį iš membranos vidaus, o kalis – iš išorės. Natrio ir kalio pernešimas per membraną vyksta dėl konformacinių pokyčių, kuriuos patiria šis baltymas. Atkreipkite dėmesį, kad kiekvieniems dviem absorbuotiems kalio jonams iš ląstelės pašalinami trys natrio jonai. Dėl to ląstelės turinys tampa neigiamesnis išorinės aplinkos atžvilgiu, o tarp dviejų membranų pusių atsiranda potencialų skirtumas. Tai riboja neigiamo krūvio jonų (anijonų), pavyzdžiui, chlorido jonų, patekimą į ląstelę. Būtent ši aplinkybė paaiškina, kad chlorido jonų koncentracija eritrocituose yra mažesnė nei kraujo plazmoje (5.20 pav.), nors šie jonai gali patekti ir išeiti iš ląstelių dėl palengvintos difuzijos. Priešingai, teigiamai įkrautus jonus (katijonus) ląstelė traukia. Taigi, abu veiksniai – koncentracija ir elektros krūvis – yra svarbūs nustatant, kuria kryptimi jonai judės per membraną.

Natrio-kalio pompa būtinas gyvūnų ląstelėms palaikyti osmosinę pusiausvyrą (osmoreguliaciją). Jei ji nustos veikti, ląstelė pradės išsipūsti ir galiausiai sprogs. Taip atsitiks todėl, kad, kaupiantis natrio jonams, osmosinių jėgų įtakoje į ląstelę pateks vis daugiau vandens. Akivaizdu, kad bakterijoms, grybams ir augalams su standžiomis ląstelių sienelėmis tokio siurblio nereikia. Gyvūnų ląstelėms jis taip pat reikalingas, kad palaikytų nervų ir raumenų ląstelių elektrinį aktyvumą ir galiausiai tam tikrų medžiagų, tokių kaip cukrus ir aminorūgštys, pernešimui. Didelė kalio koncentracija taip pat reikalinga baltymų sintezei, glikolizei, fotosintezei ir keletui kitų gyvybiškai svarbių procesų.

Aktyvus transportas atlieka visos ląstelės, tačiau kai kuriais atvejais tai atlieka ypač svarbų vaidmenį. Būtent taip yra epitelio ląstelėse, išklojančiose žarnas ir inkstų kanalėlius, nes šių ląstelių funkcijos yra susijusios su sekrecija ir absorbcija.

Tai specialus baltymas, prasiskverbiantis per visą membranos storį, kuris nuolat pumpuoja kalio jonus į ląstelę, kartu išpumpuodamas iš jos natrio jonus; šiuo atveju abiejų jonų judėjimas vyksta prieš jų koncentracijos gradientus. Šios funkcijos galimos dėl dviejų svarbių šio baltymo savybių. Pirma, gali pasikeisti transporterio molekulės forma. Šie pokyčiai atsiranda dėl fosfato grupės pridėjimo prie nešiklio molekulės dėl energijos, išsiskiriančios ATP hidrolizės metu (t. y. ATP skaidymas į ADP ir fosforo rūgšties liekanas). Antra, pats šis baltymas veikia kaip ATPazė (t.y. fermentas, hidrolizuojantis ATP). Kadangi šis baltymas perneša natrį ir kalį ir, be to, turi ATPazės aktyvumą, jis vadinamas „natrio-kalio ATPazė“.