什么是Na+泵和Ca+泵，其生理作用是什么？

发布日期：2020-12-11

标签： na+ ca+ 生理作用

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正确答案： Na⁺/K⁺泵是动物细胞中由ATP驱动的将Na⁺ 输出到细胞外同时将K⁺输入细胞内的运输泵，又称Na⁺泵或Na+/K+交换泵。实际上是一种Na⁺/K⁺ATPase。Na⁺/K⁺ATPase是由两个大亚基（α亚基）和两个小亚基（β亚基）组成。α亚基是跨膜蛋白，在膜的内侧有ATP结合位点，细胞外侧有乌本苷（ouabain）结合位点；在α亚基上有Na⁺和K⁺结合位点。其生理意义：Na⁺/K⁺泵具有三个重要作用，一是维持了细胞Na+离子的平衡，抵消了Na+离子的渗透作用；二是在建立细胞质膜两侧Na⁺离子浓度梯度的同时，为葡萄糖协同运输泵提供了驱动力；三是Na⁺泵建立的细胞外电位，为神经和肌肉电脉冲传导提供了基础。Ca²⁺-ATPase有10个跨膜结构域，在细胞膜内侧有两个大的细胞质环状结构，第一个环位于跨膜结构域2和3之间，第二个环位于跨膜结构域4和5之间。在第一个环上有Ca²⁺离子结合位点；在第二个环上有激活位点，包括ATP的结合位点。Ca²⁺-ATPase的氨基端和羧基端都在细胞膜的内侧，羧基端含有抑制区域。在静息状态，羧基端的抑制区域同环2的激活位点结合，使泵失去功能，这就是自我抑制。Ca²⁺-ATPase泵有两种激活机制，一种是受激活的Ca²⁺/钙调蛋白（CaM）复合物的激活，另一种是被蛋白激酶C激活。当细胞内Ca²⁺浓度升高时，Ca²⁺同钙调蛋白结合，形成激活的Ca²⁺/钙调蛋白复合物，该复合物同抑制区结合，释放激活位点，泵开始工作。当细胞内Ca²⁺浓度下降时，CaM同抑制区脱离，抑制区又同激活位点结合，使泵处于静息状态。在另一种情况下，蛋白激酶C使抑制区磷酸化，从而失去抑制作用；当磷酸酶使抑制区脱磷酸，抑制区又同激活位点结合，起抑制作用。
Ca²⁺泵的工作原理类似于Na⁺/K⁺ ATPase。在细胞质膜的一侧有同Ca²⁺结合的位点，一次可以结合两个Ca²⁺，Ca²⁺结合后使酶激活，并结合上一分子ATP，伴随ATP的水解和酶被磷酸化，Ca²⁺泵构型发生改变，结合Ca²⁺的一面转到细胞外侧，由于结合亲和力低Ca²⁺离子被释放，此时酶发生去磷酸化，构型恢复到原始的静息状态。
Ca²⁺-ATPase每水解一个ATP将两个Ca²⁺离子从胞质溶胶输出到细胞外。

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