III. Cơ chế của bơm Na+ - K+

Qua tính toán Holkin thấy rằng nằng lượng

giải phóng ra do quá trình phân hủy 1 mol ATP

có thể đủ cho sự vận chuyển 1 mol cation qua

màng ngược gradien điện hóa. Đối với vận

chuyển Na+ thì cứ 1 mol ATP vận chuyển được 3

mol Na+ đi ra và 2 mol K+ đi vào (thực nghiệm

trên hồng cầu).

Trên cơ sở nhiều số liệu thực nghiệm, hiện

nay người ta thừa nhận các ion chỉ có thể vận

chuyển tích cực qua màng nhờ năng lượng thủy

phân ATP dưới tác dụng của men ATP – aza.



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Trong tất cả các loại men ATP-aza, loại

quan trọng nhất đối với sự vận chuyển tích cực

ion Na+ và ion K+ là ATP-aza được hoạt hóa bởi

chính những ion đó. Sau này Scau (1957) đã

chứng minh được vai trò của ion Mg++ trong quá

trình hoạt hóa men này.



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Cơ chế vận chuyển tích cực các ion Na+ và ion K+

có thể giải thích bằng sơ đồ sau:

1. M1 + Na+ + Mg-ATP Na M1 ~ P + Mg++ + ATP

x

2. Na M1 ~ P

NaM2 ~ P

3. NaM2 ~ P

M2 ~ P + Na+

4. M2 ~ P

KM2 ~ P

y

5. KM2 ~ P

KM1 ~ P

6. KM1 ~ P

M1 + P + K+



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Ở giai đoạn 1 Na+ gắn vào chất mang M1,

chất mang M1 xuất hiện cùng với

Mg – ATP ở mặt trong của màng tế bào. Quá

trình phosphorin hóa xãy ra, cung cấp năng

lượng cho phức hợp NaM1 ~ P lọt qua màng tế

bào. Do tác dụng của chất x ở mặt ngoài

màng tế bào, cấu trúc phức hợp NaM1 ~ P bị

biến đổi thành phức hợp NaM2 ~ P

Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Na+ đang đi vào bơm Na-K



Ở giai đoạn 2 lúc này M1 bị biến đổi thành M2.

Sang giai đoạn 3 do chất mang M2 gắn rất yếu

với Na+ nên phức hợp này bị phân li và Na+ đã ra

bên ngoài.



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Ở giai đoạn 4 chất mang M2 gắn với K+ ở mặt

ngoài màng tế bào thành phức hợp KM2 ~ P,

phức hợp này đi vào phía trong tế bào.

Trong giai đoạn 5 phức hợp KM2 ~P bị biến

đổi dưới tác dụng của chất y thành KM1 ~ P bị

phân li ở giai đoạn 6 giải phóng K+ và P vào trong

tế bào. Quá trình sau đó lại cứ tiếp diễn.



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Như vậy quá trình vận chuyển tích cực ion

Na+ và K+ luôn xãy ra đồng thời với sự thủy phân

ATP. Theo Hogdkin, Rat và Scou (1954) đây là

cơ chế bơm natri-kali. Các kết quả thực nghiệm

đã cho thấy để xãy ra thủy phân ATP cần phải

có một loại men đặc hiệu là adenozin

triphophataza. Do men này chỉ có tác dụng khi

có mặt các ion Na+ và K+ nên người ta goi là

Na+-K+-ATP-aza.

Đối với các ion khác, cơ chế vận chuyển tích

cực phải thông qua một chất vận chuyển đặc

trưng nào đó trong màng và năng lượng dùng

cho quá trình này cũng lấy từ các phân tử ATP

Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



IV. Vai trò (ý nghĩa) của bơm Na+ - K+ - ATPase

- Kiểm soát thể tích tế bào: ở bên trong tế

bào có một số lượng lớn protein và các hợp chất

hữu cơ khác do kích thước lớn không thể thấm

ra ngoài. Phần lớn các phân tử này mang điện

tích âm, do đó chúng hấp dẫn các ion dương và

gây ra một lực thẩm thấu hút nước vào bên

trong tế bào, làm tế bào phồng lên và có thể vỡ.



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A



Bơm Na+ - K+ - ATPase ngăn cản khuynh

hướng phồng tế bào vì khi hoạt động nó đưa 3

Na+ ra ngoài nhưng chỉ đưa 2 K+ vào trong. Màng

tế bào ít thấm Na+ hơn K+, do đó một khi Na+

được bơm ra ngoài thì nó có khuynh hướng ở lại

bên ngoài và kéo nước ra theo. Hơn nữa, khi tế

bào bắt đầu phồng lên thì sẽ hoạt hoá bơm Na+ K+ - ATPase để đưa nhiều Na+ và nước hơn nữa

ra ngoài, giữ cho thể tích tế bào không thay đổi.



Cemina lí sinh nhóm 3 sinh 2007A