3.4.2 – A nátrium-kálium-pumpa – Die Natrium-Kalium-Pumpe
1. Ha az emberi testből egyetlen fehérjét kellene kiemelni, amely nélkül egyetlen sejt sem maradna életben, a választás a nátrium-kálium-pumpára esne: a vörösvérsejttől az idegsejtig gyakorlatilag minden sejt hártyájában ott ül. – Müsste man aus dem menschlichen Körper ein einziges Protein hervorheben, ohne das keine Zelle am Leben bliebe, so fiele die Wahl auf die Natrium-Kalium-Pumpe: vom roten Blutkörperchen bis zur Nervenzelle sitzt sie in der Membran praktisch jeder Zelle.
2. Munkája egyszerű: nátriumot juttat a sejtből kifelé, káliumot pedig befelé, mindkettőt a saját töménységi lejtőjével szemben. – Ihre Arbeit ist einfach: sie befördert Natrium (natrium) aus der Zelle hinaus und Kalium (kalium) in sie hinein, beides entgegen dem jeweils eigenen Konzentrationsgefälle.
3. A csere azonban nem egyenlő arányú: minden körben három nátriumion távozik, és csak két káliumion lép a helyébe, így körönként egy pozitív töltés hagyja el a sejtet. – Der Austausch erfolgt jedoch nicht im gleichen Verhältnis: in jedem Zyklus gehen drei Natriumionen hinaus, und nur zwei Kaliumionen treten an ihre Stelle, so dass pro Zyklus eine positive Ladung die Zelle verlässt.
4. Ezt nevezzük elektrogén hatásnak: önmagában is öt-tíz millivolttal teszi negatívabbá a sejt belsejét, vagyis a nyugalmi membránfeszültségnek mintegy a tizedét adja. – Dies nennen wir die elektrogene Wirkung: sie allein macht das Zellinnere um fünf bis zehn Millivolt negativer und liefert damit etwa ein Zehntel der Ruhemembranspannung.
5. Fő teljesítménye mégis a töménységkülönbség fenntartása: a nátrium töménysége a sejten kívül nagyjából 140, belül csupán 10-15 millimól literenként, a káliumnál pedig éppen fordított a helyzet. – Ihre Hauptleistung ist dennoch die Aufrechterhaltung des Konzentrationsunterschieds: die Natriumkonzentration beträgt außerhalb der Zelle etwa 140, innen nur 10–15 Millimol pro Liter, und beim Kalium ist das Verhältnis genau umgekehrt.
6. Mivel a beszivárgó nátriumot szüntelenül kiszivattyúzza, a pumpa a sejtbe áramló vizet is korlátozza: nélküle a sejt fehérjéi ozmotikusan vizet szívnának magukhoz, és a sejt megduzzadna. – Da sie das einsickernde Natrium unablässig hinauspumpt, begrenzt die Pumpe auch das in die Zelle strömende Wasser: ohne sie würden die Proteine der Zelle osmotisch Wasser an sich ziehen, und die Zelle würde anschwellen.
7. Az így létrehozott nátriumkülönbség ráadásul nem vész kárba, hanem energiaraktárként szolgál, amelyből számos további szállítási folyamat merít. – Der so geschaffene Natriumunterschied geht überdies nicht verloren, sondern dient als Energiespeicher, aus dem zahlreiche weitere Transportvorgänge schöpfen.
8. A pumpaciklus mindig a sejt belseje felé nyitott alakkal kezdődik: ebben az állapotban a fehérje nagy vonzerővel három nátriumiont köt meg. – Der Pumpzyklus beginnt stets mit der zum Zellinneren hin geöffneten Gestalt: in diesem Zustand bindet das Protein mit großer Anziehungskraft drei Natriumionen.
9. Ezután kötődik hozzá az ATP, a pumpa lehasítja róla a végső foszfátcsoportot, és azt önmagára helyezi át. – Danach bindet das ATP an sie, die Pumpe spaltet dessen endständige Phosphatgruppe ab und überträgt sie auf sich selbst.
10. A foszfátcsoport felvétele alakváltozást indít el: a kötőhelyek kifelé fordulnak, vonzerejük a nátrium iránt lecsökken, és a három ion a sejten kívül szabadul fel. – Die Aufnahme der Phosphatgruppe löst einen Gestaltwechsel aus: die Bindungsstellen drehen sich nach außen, ihre Anziehungskraft gegenüber dem Natrium nimmt ab, und die drei Ionen werden außerhalb der Zelle freigegeben.
11. Ugyanez a külső felszín most két káliumiont köt meg; a foszfátcsoport leválik, a fehérje visszabillen eredeti alakjába, és a káliumot a sejt belsejében engedi el. – Dieselbe äußere Oberfläche bindet nun zwei Kaliumionen; die Phosphatgruppe löst sich ab, das Protein kippt in seine ursprüngliche Gestalt zurück und lässt das Kalium im Zellinneren los.
12. Egyetlen pumpa másodpercenként mintegy száz ilyen kört tesz meg, egy nagyobb sejt hártyájában pedig millió nagyságrendű pumpa dolgozik egyszerre. – Eine einzelne Pumpe durchläuft pro Sekunde etwa hundert solcher Zyklen, und in der Membran einer größeren Zelle arbeiten gleichzeitig Pumpen in der Größenordnung von einer Million.
13. A sebességet elsősorban a sejten belüli nátriumszint szabja meg – minél több nátrium szivárog be, annál gyorsabban jár a pumpa –, hosszabb távon pedig a pajzsmirigyhormon, az aldoszteron és az inzulin növeli a pumpák számát. – Die Geschwindigkeit bestimmt in erster Linie der Natriumspiegel im Zellinneren – je mehr Natrium einsickert, desto schneller läuft die Pumpe –, auf längere Sicht dagegen erhöhen Schilddrüsenhormon, Aldosteron und Insulin die Zahl der Pumpen.
14. Az idegsejt energiájának ötven-hetven százaléka és a vese munkájának hasonlóan nagy hányada erre az egyetlen fehérjére megy el. – Fünfzig bis siebzig Prozent der Energie der Nervenzelle und ein ähnlich großer Anteil der Arbeit der Niere gehen für dieses eine Protein auf.
15. A pumpa külső felszínéhez kötődnek a gyűszűvirágból nyert digitálisz-származékok: elfoglalják a káliumkötő helyet, és ezzel megállítják a ciklust. – An die äußere Oberfläche der Pumpe binden die aus dem Fingerhut (digitalis) gewonnenen Digitalisstoffe: sie besetzen die Kaliumbindungsstelle und bringen damit den Zyklus zum Stillstand.
16. A gátlás nyomán a sejten belüli nátriumszint emelkedik, emiatt a nátrium-kalcium cserélő lassabban dolgozik, és a sejtben több kalcium marad. – Infolge der Hemmung steigt der Natriumspiegel im Zellinneren, dadurch arbeitet der Natrium-Kalzium-Austauscher langsamer, und in der Zelle bleibt mehr Kalzium zurück.
17. A szívizomsejtben ez erősebb összehúzódást jelent, ezért alkalmazzák a digitálisz-készítményeket gyenge szív esetén – a hatásos és a mérgező adag azonban veszedelmesen közel esik egymáshoz. – In der Herzmuskelzelle bedeutet dies eine kräftigere Kontraktion, deshalb wendet man Digitalispräparate bei schwachem Herzen an – die wirksame und die giftige Dosis liegen jedoch gefährlich nahe beieinander.
18. Ugyanaz a pumpa tehát egyszerre alapozza meg a sejt nyugalmi feszültségét és a szívizom erejét. – Ein und dieselbe Pumpe begründet also zugleich die Ruhespannung der Zelle und die Kraft des Herzmuskels.
(aufklappen)magyar
1. Ha az emberi testből egyetlen fehérjét kellene kiemelni, amely nélkül egyetlen sejt sem maradna életben, a választás a nátrium-kálium-pumpára esne: a vörösvérsejttől az idegsejtig gyakorlatilag minden sejt hártyájában ott ül.
2. Munkája egyszerű: nátriumot juttat a sejtből kifelé, káliumot pedig befelé, mindkettőt a saját töménységi lejtőjével szemben.
3. A csere azonban nem egyenlő arányú: minden körben három nátriumion távozik, és csak két káliumion lép a helyébe, így körönként egy pozitív töltés hagyja el a sejtet.
4. Ezt nevezzük elektrogén hatásnak: önmagában is öt-tíz millivolttal teszi negatívabbá a sejt belsejét, vagyis a nyugalmi membránfeszültségnek mintegy a tizedét adja.
5. Fő teljesítménye mégis a töménységkülönbség fenntartása: a nátrium töménysége a sejten kívül nagyjából 140, belül csupán 10-15 millimól literenként, a káliumnál pedig éppen fordított a helyzet.
6. Mivel a beszivárgó nátriumot szüntelenül kiszivattyúzza, a pumpa a sejtbe áramló vizet is korlátozza: nélküle a sejt fehérjéi ozmotikusan vizet szívnának magukhoz, és a sejt megduzzadna.
7. Az így létrehozott nátriumkülönbség ráadásul nem vész kárba, hanem energiaraktárként szolgál, amelyből számos további szállítási folyamat merít.
8. A pumpaciklus mindig a sejt belseje felé nyitott alakkal kezdődik: ebben az állapotban a fehérje nagy vonzerővel három nátriumiont köt meg.
9. Ezután kötődik hozzá az ATP, a pumpa lehasítja róla a végső foszfátcsoportot, és azt önmagára helyezi át.
10. A foszfátcsoport felvétele alakváltozást indít el: a kötőhelyek kifelé fordulnak, vonzerejük a nátrium iránt lecsökken, és a három ion a sejten kívül szabadul fel.
11. Ugyanez a külső felszín most két káliumiont köt meg; a foszfátcsoport leválik, a fehérje visszabillen eredeti alakjába, és a káliumot a sejt belsejében engedi el.
12. Egyetlen pumpa másodpercenként mintegy száz ilyen kört tesz meg, egy nagyobb sejt hártyájában pedig millió nagyságrendű pumpa dolgozik egyszerre.
13. A sebességet elsősorban a sejten belüli nátriumszint szabja meg — minél több nátrium szivárog be, annál gyorsabban jár a pumpa –, hosszabb távon pedig a pajzsmirigyhormon, az aldoszteron és az inzulin növeli a pumpák számát.
14. Az idegsejt energiájának ötven-hetven százaléka és a vese munkájának hasonlóan nagy hányada erre az egyetlen fehérjére megy el.
15. A pumpa külső felszínéhez kötődnek a gyűszűvirágból nyert digitálisz-származékok: elfoglalják a káliumkötő helyet, és ezzel megállítják a ciklust.
16. A gátlás nyomán a sejten belüli nátriumszint emelkedik, emiatt a nátrium-kalcium cserélő lassabban dolgozik, és a sejtben több kalcium marad.
17. A szívizomsejtben ez erősebb összehúzódást jelent, ezért alkalmazzák a digitálisz-készítményeket gyenge szív esetén — a hatásos és a mérgező adag azonban veszedelmesen közel esik egymáshoz.
18. Ugyanaz a pumpa tehát egyszerre alapozza meg a sejt nyugalmi feszültségét és a szívizom erejét.
(aufklappen)német
1. Müsste man aus dem menschlichen Körper ein einziges Protein hervorheben, ohne das keine Zelle am Leben bliebe, so fiele die Wahl auf die Natrium-Kalium-Pumpe: vom roten Blutkörperchen bis zur Nervenzelle sitzt sie in der Membran praktisch jeder Zelle.
2. Ihre Arbeit ist einfach: sie befördert Natrium (natrium) aus der Zelle hinaus und Kalium (kalium) in sie hinein, beides entgegen dem jeweils eigenen Konzentrationsgefälle.
3. Der Austausch erfolgt jedoch nicht im gleichen Verhältnis: in jedem Zyklus gehen drei Natriumionen hinaus, und nur zwei Kaliumionen treten an ihre Stelle, so dass pro Zyklus eine positive Ladung die Zelle verlässt.
4. Dies nennen wir die elektrogene Wirkung: sie allein macht das Zellinnere um fünf bis zehn Millivolt negativer und liefert damit etwa ein Zehntel der Ruhemembranspannung.
5. Ihre Hauptleistung ist dennoch die Aufrechterhaltung des Konzentrationsunterschieds: die Natriumkonzentration beträgt außerhalb der Zelle etwa 140, innen nur 10–15 Millimol pro Liter, und beim Kalium ist das Verhältnis genau umgekehrt.
6. Da sie das einsickernde Natrium unablässig hinauspumpt, begrenzt die Pumpe auch das in die Zelle strömende Wasser: ohne sie würden die Proteine der Zelle osmotisch Wasser an sich ziehen, und die Zelle würde anschwellen.
7. Der so geschaffene Natriumunterschied geht überdies nicht verloren, sondern dient als Energiespeicher, aus dem zahlreiche weitere Transportvorgänge schöpfen.
8. Der Pumpzyklus beginnt stets mit der zum Zellinneren hin geöffneten Gestalt: in diesem Zustand bindet das Protein mit großer Anziehungskraft drei Natriumionen.
9. Danach bindet das ATP an sie, die Pumpe spaltet dessen endständige Phosphatgruppe ab und überträgt sie auf sich selbst.
10. Die Aufnahme der Phosphatgruppe löst einen Gestaltwechsel aus: die Bindungsstellen drehen sich nach außen, ihre Anziehungskraft gegenüber dem Natrium nimmt ab, und die drei Ionen werden außerhalb der Zelle freigegeben.
11. Dieselbe äußere Oberfläche bindet nun zwei Kaliumionen; die Phosphatgruppe löst sich ab, das Protein kippt in seine ursprüngliche Gestalt zurück und lässt das Kalium im Zellinneren los.
12. Eine einzelne Pumpe durchläuft pro Sekunde etwa hundert solcher Zyklen, und in der Membran einer größeren Zelle arbeiten gleichzeitig Pumpen in der Größenordnung von einer Million.
13. Die Geschwindigkeit bestimmt in erster Linie der Natriumspiegel im Zellinneren — je mehr Natrium einsickert, desto schneller läuft die Pumpe –, auf längere Sicht dagegen erhöhen Schilddrüsenhormon, Aldosteron und Insulin die Zahl der Pumpen.
14. Fünfzig bis siebzig Prozent der Energie der Nervenzelle und ein ähnlich großer Anteil der Arbeit der Niere gehen für dieses eine Protein auf.
15. An die äußere Oberfläche der Pumpe binden die aus dem Fingerhut (digitalis) gewonnenen Digitalisstoffe: sie besetzen die Kaliumbindungsstelle und bringen damit den Zyklus zum Stillstand.
16. Infolge der Hemmung steigt der Natriumspiegel im Zellinneren, dadurch arbeitet der Natrium-Kalzium-Austauscher langsamer, und in der Zelle bleibt mehr Kalzium zurück.
17. In der Herzmuskelzelle bedeutet dies eine kräftigere Kontraktion, deshalb wendet man Digitalispräparate bei schwachem Herzen an — die wirksame und die giftige Dosis liegen jedoch gefährlich nahe beieinander.
18. Ein und dieselbe Pumpe begründet also zugleich die Ruhespannung der Zelle und die Kraft des Herzmuskels.