Αντλία νατρίου-καλίου

Η αντλία νατρίου Na-K είναι μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη αντλία που συνδυάζει την είσοδο δύο ιόντων καλίου με την έξοδο τριών ιόντων νατρίου από το κύτταρο. Η άντληση αυτή γίνεται με την υδρόλυση ATP σε ADP. Η αντλία δουλεύει κυκλικά.

Η ροή ιόντων

Το νάτριο προσδένεται στην αντλία σε θέσεις που εκτίθενται ενδοκυττάρια ενεργοποιώντας την αντλία. Το ΑΤΡ υδρολύεται και απελευθερώνεται ADP και μια φωσφορική ομάδα η οποία μεταφέρεται στην αντλία, όπου συνδέεται με ένα δεσμό υψηλής ενέργειας, συνεπώς η αντλία φωσφορυλιώνεται. Η φωσφορυλίωση αλλάζει τη στεροδιάταξη της αντλίας έτσι ώστε το νάτριο να απελευθερωθεί εξωκυττάρια και θέσεις σύνδεσης του καλίου εκτίθενται στην ίδια πλευρά. Η πρόσδεση του καλίου προκαλεί αποφωσφορυλίωση, δηλαδή απομάκρυνση της φωσφορικής ομάδας. Η αποφωσφορυλίωση οδηγεί στη μετάπτωση της αντλίας στην αρχική μορφή της και η άντληση μπορεί να ξαναρχίσει. Ο κύκλος διαρκεί 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Αυτή η αντλία παίζει κεντρικό ρόλο στην κατανάλωση ενέργειας στο κύτταρο, καθώς υπολογίζεται ότι ευθύνεται τουλάχιστον για το 30% της συνολικής κατανάλωσης ΑΤΡ. Η αντλία λειτουργεί ασταμάτητα για να αποβάλλει το Na⁺ που εισέρχεται στο κύτταρο μέσω άλλων πρωτεϊνών φορέων και ιοντικών διαύλων. Η μεταφορά νατρίου γίνεται αντίθετα στη μεγάλη ηλεκτροχημική βαθμίδωσή του, με αποτέλεσμα η συγκέντρωση νατρίου στο ενδοκυττάριο διάλυμα να είναι 30 με 40 φορές χαμηλότερη από αυτή του εξωκυττάριου υγρού. Ακόμη και αν η αντλία σταματήσει τεχνητά χρησιμοποιώντας μία τοξίνη, όπως τη φυτική ουσία ουαμπαΐνη που προσδένεται στη θέση του καλίου, το ενεργειακό απόθεμα είναι αρκετό ώστε να διατηρηθούν οι υπόλοιπες διαδικασίες μεταφοράς που προωθούνται από τη ροή Na⁺ προς το εσωτερικό του κυττάρου. Κάθε κυτταρική μεμβράνη περιέχει ένα δικό της χαρακτηριστικό σύνολο πρωτεϊνών μεταφοράς