Page 28 - No2

HONNAN JÖN, ÉS MIRE KELL AZ ENERGIA?

+
+
A Na /K ATPáz dési módjukat tekintve valójában apró elektroké-
Ahogy a teljes test energiaigénye sem egyenletesen miai cellák, melyeknek folyamatosan „feltöltött”
oszlik el, tömegéhez képest jóval több energiát állapotban kell lenniük, hogy ha eljön az ideje,
fogyaszt az agy, mint a szervezet többi része, úgy az kisülhessenek és hozzájárulhassanak az informá-
agyon belül sem azonos a több tízezer különböző ció terjedéséhez az agyban. Ezt a „felhúzott” álla-
fehérje energiafogyasztása. Energiaéhségét – és
egyben jelentőségét – tekintve messze kiemelke- potot úgy érik el, hogy a sejten belül és azon
+
+
+
dik a mezőnyből a Na /K ATPáz, azaz a Na / kívül, a sejtek közötti térben eltérő a sejtek
+
K pumpa, mely egyedül felelős az agy energia- működésének
fogyasztásának mintegy 50-80 %-áért. Vagyis a szempontjából
szervezetünk teljes energiaigényének 10-20 %-a legfontosabb
ennek az egy fehérjének a működtetésére fordító- három ion, a
dik. Nem csoda, hogy felfedezéséért Jens Skou dán
+
Na , a K és a
+
kutató 1997-ben Nobel-díjat kapott.
-
+
+
A Na /K ATPáz jelentőségét az adja, hogy Cl koncentrá-
szinte egymaga felelős a sejtmembrán két oldala ciója. A sejt
közötti ion koncentráció gradiens fenntartásáért, belsejében a
ami nélkül az idegsejtek rövid úton halálra len- sejtek közötti
+
+
nének ítélve. A Na /K ATPáz működése során térhez képest
a sejtmembránba ágyazódó fehérje először 3 db
Na+ iont, majd egy ATP molekulát köt meg a sejt jóval alacso-
+
belső oldalán. Az ATP-ről ezt követően lehasít egy nyabb Na és
-
+
foszfátcsoportot, mellyel saját magát foszforilálja. Cl , illetve magasabb K koncentrá-
Ennek hatására a fehérje alakja megváltozik, ció alakul ki. Ennek következtében a
+
bezárja a 3 Na iont, majd újra elengedi őket sejtmembrán belső fele a külsőnél
– ezúttal már a sejtek közötti térben. Miután negatívabbá válik. A membrán két
+
a Na ionok eltávoztak, 2 db K ion kötődik a
+
szabadon maradt lyukba. A kötődés hatására a oldala között kialakuló feszültségkü-
+
+
Na /K ATPáz defoszforilálódik és az ezt követő lönbséget nevezzük nyugalmi
újabb konformációs változás révén a sejten kívül membránpotenciálnak. Ennek érté-
+
megkötött K ionokat immár a sejt belsejében ke idegsejtekben -70 mV körül van. Azonban
engedi el. Ily módon létrehozza az idegsejtek nem elég ezt az ionkoncentráció különbséget
működéséhez elengedhetetlen körülményt, a Na + kialakítani, folyamatosan fenn is kell tartani.
+
ionok felhalmozását a külső, a K ionokét pedig a + +
sejten belüli térben. Ugyanis a sejtmembrán mind a Na , mind a K
ionokra nézve egy kicsit lyukas. Ezen ionok a
koncentráció különbségüknek megfelelő irány-
+
+
ban (vagyis a Na befelé, a K pedig kifelé) át
tudnak szivárogni a membránon. Az eredeti kon-
centráció arányt tehát folyamatosan vissza kell
állítani. Ezt a feladatot végzi a Na /K ATPáz
+
+
nevű fehérje (ld. keretes írásunkat), mely 1 ATP
+
+ +
molekula felhasználásával 3 Na iont pumpál ki A Na /K ATPáz molekula szerkezete. A
a sejtből, miközben 2 K iont juttat be oda. A feltekeredő szalagként ábrázolt szakaszok
+
sejtmembrán „lyukassága” miatt a Na /K a fehérje membránba ágyazásában és az
+
+
ATPáznak folyamatosan dolgoznia kell: másod- ionok megkötésében kulcsszerepet játszó
úgynevezett α-hélix szerkezetek.
percenként mintegy 300 millió ATP molekulát
használ fel egyetlen sejt. Ez a mennyiség azon-
ban még mindig csak 10-15 %-a az agy teljes elkerülhetetlenül szükség van arra, hogy hálózatba
energiafogyasztásának. szerveződjenek, és hogy ebben a hálózatban rend-
szerezett információáramlás alakuljon ki. Ezt az
Az axonvégződésekben található, a neurotran- információáramlást valósítja meg az akciós poten-
szmitter molekulákat tartalmazó vezikula Az akciós potenciál – ami ciál, amelynek működtetése természetesen további
szerkezete a membránjában ülő több tucat kor tüzel az agy
fehérjével, melyek a neurotranszmitterek energiát igényel. Az akciós potenciál kialakulásá-
raktározásáért és a sejt kisülése esetén azok ki- A felhúzott rugóként bevetésre váró idegsejtek hoz az vezet, hogy a sejt ingerlésének hatására
bocsátásáért felelnek. Egy vezikula belsejében ugyanis vajmi keveset érnének önmagukban. megnyílnak a sejtmembránban található feszült-
mintegy 4-5000 jelátvivő molekula tárolódik.” Ahhoz hogy szerepüket hatékonyan betölthessék ségfüggő Na ioncsatornák, és Na ionok indulnak
+
+
28 I. ÉVFOLYAM 2. SZÁM, 2009 KÉMIAI PANORÁMA
9/18/09 1:35 PM
27-29 mennyit fogyaszt .indd 28
27-29 mennyit fogyaszt .indd 28 9/18/09 1:35 PM