Уважаемые коллеги! Пытался найти работы, в которых продемонстрирована насосная функция Na-K-АТФазы, но найти пока ничего не удалось. Просьба помочь со ссылками. Чтобы было понятно, что именно мне нужно, дам следующее пояснение.
Все мы знаем, что ионную асимметрию между клеткой и средой обеспечивает мембранный насос –¬ Na-K-АТФаза. Благодаря этой помпе, концентрация К+ в клетке больше, чем в среде, а концентрация Na+ меньше, чем в среде. Работает помпа непрерывно, затрачивая энергию. Как только помпа перестает работать, K+ выходит из клетки, а Na+, наоборот, входит в нее. Если мы снова включим насос, то он начнет откачивать Na+ из клетки, а К+ будет закачиваться в клетку. Спрашивается, какой эксперимент необходимо поставить, чтобы показать реальность мембранного насоса?
Возьмем гигантский аксон кальмара. [После того, как на этом объекте была сделана работа, отмеченная Нобелевской премией (
http://n-t.ru/nl/mf/hodgkin.htm), этот аксон и другие похожие препараты стали излюбленным объектом исследований]. Выдавим из него аксоплазму по отработанной методике ¬¬и получим тень аксона (аксон без аксоплазмы). После этой процедуры внутри тени аксона окажется омывающий раствор, например натуральная или искусственная морская вода. Состав раствора, оказавшегося внутри аксона, будет служить нам точкой отсчета (натрия и калия в нем будет столько же, сколько и в омывающем растворе). Теперь добавим внутрь аксона АТФ и надежно перевяжем концы аксона так, чтобы его содержимое не смешивалось с раствором извне. Приготовим достаточное количество таких препаратов, и время от времени будем отбирать аксон за аксоном и определять ионный состав их содержимого.
Возьмем первый аксон через 10 мин после начала опыта (проводим анализ содержимого, записываем), второй аксон – через 20 мин, третий – через час, и так далее. Если Na-K-АТФаза действительно выполняет функцию насоса, то количество Na+ в аксоне должно со временем убывать, а К+ – нарастать. В результате проведенного эксперимента мы должны получить кривые, которые наглядно показали бы работу мембранного насоса.
Вместо описанного эксперимента, литература полна статьями об активности Na-K-АТФазы, о том, что ее ингибирует, а что активирует, как ее активность сказывается на проницаемости мембраны для того или иного иона. Построено множество графиков, выведены уравнения. Но всё это не имеет отношения к тому эксперименту, который я описал выше.
Кроме того, в литературе много статей с экспериментами следующего характера: в мембрану везикул встраивают Na-K-АТФазу, нагружают их ионами Na+, добавляют АТФ и пропускают через колонку с сефадексом, например, чтобы отделить везикулы от маточного раствора. При этом оказывается, что в контрольных везикулах (без АТФ) содержание Na+ ниже, чем в опытных (с АТФ). Из этого наблюдения авторы делают вывод, что Na-K-АТФаза, в присутствии АТФ, выполняет роль насоса и качает натрий внутрь везикул. Но можно ли считать такого рода эксперименты доказательством насосной функции Na-K-АТФазы? Думаю, что нет.
Дело в том, что как только везикулы отделяются в колонке от маточного раствора, Na+ начинает выходить из них по градиенту. Указанный эксперимент показывает нам лишь одно: из контрольных везикул Na+ выходит БЫСТРЕЕ, чем из опытных. Авторы таких работ объясняют это различие тем, что в присутствии АТФ Na-K-АТФаза, включенная в мембрану везикул, работает как насос: мол, натрий поначалу вырывается из везикулы, а АТФаза хватает его, и снова заталкивает в везикулу. Однако возможно и другое объяснение: АТФ, будучи гидрофобным полианионом, взаимодействует с липидной мембраной и изменяет ее физические свойства, а вслед за этим изменяется состояние и самой АТФазы. Если мы проверяем Na-K-АТФазу на «насосность», то мы должны идти от обратного: АТФаза на самом деле не качает, а просто служит преградой на пути Na+ из клетки в среду. Если так, то результат эксперимента можно объяснить проще ¬– под действием АТФ проницаемость мембран со встроенной АТФазой для Na+ СНИЖАЕТСЯ. Эта контринтерпретация никем, как мне кажется, не проверялась, а если возможны ДВА объяснения явления, то его механизм не может считаться доказанным.
Вполне возможно, что существуют другие экспериментальные подходы для доказательства реальности мембранного насоса. Важно, чтобы авторы исходили из предположения, что насосная функция Na-K-АТФазы не доказана. Если же авторы заранее признают, что Na-K-АТФаза является мембранной помпой, то их эксперименты не могут считаться корректными. Как все мы хорошо знаем, при доказательстве чего-либо нужно исходить от противного.
Заранее признателен коллегам за ссылки на статьи, в которых эксперименты ставили корректно и с однозначными выводами.
(для препарации не годятся мороженные, требуются только свежевыловленные) и для начала создать компьютерную модель доказывающую необходимость постановки подобного опыта.
шокируете . Активный транспорт ионов обеспечиваемый ферментами направлен против градиента, т.е. должна совершаться работа. Для приведения белка в рабочее состояние нужен ген, только в этом случае возможно превращение энергии в работу по перемещению ионов. И не один, а несколько генов обеспечивают разные уровни включенности ферментов(обычно ограничиваются отписками о многофакторности или многостадийности активации ферментов без указания конкретных механизмов активации, есть такое... не спорю)