Proteopedia - User contributions [en]

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T21:16:42Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.
 
 
הסרטון הבא מציג את [https://www.youtube.com/watch?v=LEefVREZ1Ao שינויי הקונפורמציות] בפעילות המשאבה.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/5'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 

 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם <scene name='84/846752/Ion_binding_sites/5'>אתרי הקישור ליוני</scene> הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים בתת-היחידה שני <scene name='84/846752/Atp_related_sites/3'>אזורים פונקציונליים</scene> (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי: אתר הקישור של מולקולת ATP והאתר הקטליטי בו מתרחשת העברת קבוצת הזרחה מ-ATP לחלבון עצמו.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T21:07:37Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/5'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 

 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם <scene name='84/846752/Ion_binding_sites/5'>אתרי הקישור ליוני</scene> הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים בתת-היחידה שני <scene name='84/846752/Atp_related_sites/3'>אזורים פונקציונליים</scene> (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי: אתר הקישור של מולקולת ATP והאתר הקטליטי בו מתרחשת העברת קבוצת הזרחה מ-ATP לחלבון עצמו.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T20:44:24Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/5'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 

 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם <scene name='84/846752/Ion_binding_sites/1'>אתרי הקישור ליוני</scene> הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים בתת-היחידה שני <scene name='84/846752/Atp_related_sites/3'>אזורים פונקציונליים</scene> (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי: אתר הקישור של מולקולת ATP והאתר הקטליטי בומתרחשת העברת קבוצת הזרחה מ-ATP לחלבון עצמו.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T20:33:26Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/5'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 

 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים בתת-היחידה שני <scene name='84/846752/Atp_related_sites/3'>אזורים פונקציונליים</scene> (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי: אתר הקישור של מולקולת ATP והאתר הקטליטי בומתרחשת העברת קבוצת הזרחה מ-ATP לחלבון עצמו.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T20:28:59Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/3'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
<scene name='84/846752/Subunits/4'>TextToBeDisplayed</scene>
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים בתת-היחידה שני <scene name='84/846752/Atp_related_sites/3'>אזורים פונקציונליים</scene> (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי: אתר הקישור של מולקולת ATP והאתר הקטליטי בומתרחשת העברת קבוצת הזרחה מ-ATP לחלבון עצמו.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T20:24:45Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/3'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 

 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים בתת-היחידה שני <scene name='84/846752/Atp_related_sites/3'>אזורים פונקציונליים</scene> (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי: אתר הקישור של מולקולת ATP והאתר הקטליטי בומתרחשת העברת קבוצת הזרחה מ-ATP לחלבון עצמו.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T20:18:22Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים בתת-היחידה שני <scene name='84/846752/Atp_related_sites/3'>אזורים פונקציונליים</scene> (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי: אתר הקישור של מולקולת ATP והאתר הקטליטי בומתרחשת העברת קבוצת הזרחה מ-ATP לחלבון עצמו.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T20:11:01Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי.
 
<scene name='84/846752/Atp_related_sites/1'>TextToBeDisplayed</scene>
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 

 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
 

 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T19:49:45Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן, בתוך הסלילים חוצי-הממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]). האזור חוצה-הממברנה של תת-היחידה מורכב מעשרה סלילי אלפא (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא).
 
בנוסף, קיימים שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים) הממוקמים בצד הציטוזולי.
 

 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 

 
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T19:29:59Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה, תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים 1-10 בתמונה במבוא) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T19:24:25Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view2.png|thumb|left|200px|תצוגת החלבון המלא מעוגן בממברנת התא (צבע כחול - תת-יחידת אלפא, 10 סלילי-אלפא חוצי-ממברנה ממוספרים. צבע חול - תת-יחידה בטא. צבע אדום - תת-יחידה גמא )]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|center|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

File:Transmembrane view2.png

2020-07-27T19:15:52Z

Shani Zamir: החלבון מעוגן בתוך הממברנה התאית

החלבון מעוגן בתוך הממברנה התאית

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T19:13:19Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T19:03:08Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
כאשר יוני האשלגן קשורים לצד החוץ-תאי, מתרחש שינוי קונפורמציה שסוגר את השער החוץ-תאי וכולא את יוני האשלגן בתוך המשאבה. שינוי זה גורם גם לדה-פוספורילציה (שחרור קבוצת זרחה) של החלבון.
 
כאשר קבוצת הזרחה משוחררת מהחלבון, החלבון נמצא במצב '''E2''' ואתר הקישור למולקולת ATP זמין.
 
כש-ATP נקשר לאתר בחלבון, החלבון חוזר למצב '''E1''' - השער הציטוזולי נפתח ויוני האשלגן משתחררים לתוך התא.
האפיניות ליוני נתרן באתרי הקישור עולה ומחזור השאיבה ממשיך.


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T18:32:27Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
 
 


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם 2 יוני רובידיום (כאנלוגים ליוני האשלגן), מולקולת ATP, ליגנד מגנזיום-4-פלואור (כאנלוג לקבוצת הזרחה) וליגנד מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק בהיר, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום, ליגנדים מוצגים בירוק)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T16:50:00Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''.
 
זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
 
 


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 
 


</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T16:46:16Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''. זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
הזיקה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%AA_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) אפיניות]) של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים בזיקה גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
 
 


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T16:42:15Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 


[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>

 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP], שהיא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''. זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
האפיניות של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים באפיניות גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
 
 


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T16:34:18Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצידה התוך-תאי ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי]) של המשאבה.
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
'''המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי'''. שלבי פעולתה מכונים מצבים (states, ביחיד state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לציטוזול. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הזרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''. זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
האפיניות של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים באפיניות גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 
 
 
 


<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T15:47:00Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דה-פוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי. שלבי פעולתה מכונים מצבים (state).
 
במצב '''E1''' מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לציטוזול. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הפוספט נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא '''E1-P'''. זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב '''E2-P''', אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
האפיניות של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים באפיניות גבוהה לאתרים בתוך החלבון.
 

 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T15:35:46Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי. שלבי פעולתה מכונים מצבים (state).
 
במצב E1 מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לציטוזול. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הקטליטי] במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הפוספט נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקרא E1-P. זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב E2-P, אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
האפיניות של יוני הנתרן לחלבון במצב זה הינה נמוכה יותר והם משתחררים לסביבה החוץ-תאית. שני יוני אשלגן מהסביבה החוץ-תאית נקשרים באפיניות גבוהה לאתרים בתוך החלבון. משערים שאתרים אלו
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא האתר הפעיל (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T15:27:43Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונפורמציה]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
המשאבה פועלת באופן רציף ומחזורי. שלבי פעולתה מכונים מצבים (state).
 
במצב E1 מולקולת ATP קשורה לאתר הקישור ואתרי קישור לנתרן פתוחים לציטוזול. במצב זה נקשרים לחלבון 3 יוני נתרן ומתרחש שינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) במשאבה.
 
שינוי הקונפורמציה מקרב את מולקולת ה-ATP לאתר הקטליטי במשאבה. ATP עוברת פירוק (דה-פוספורילציה) וקבוצת הפוספט נקשרת לחלבון בקשר עתיר-אנרגיה לעמדה 376 (חומצה אמינית D), תגובה זו נקראת גם זירחון החלבון.
 
קישור קבוצת הפוספט לחלבון גורם לשינוי קונפורמציה נוסף וסגירה של השער הציטוזולי של המשאבה. במצב זה שלושת יוני הנתרן כלואים באופן זמני בחלק חוצה-הממברנה של המשאבה.
 
 
ADP שנותר מפירוק מולקולת ה-ATP, משוחרר מהחלבון לציטוזול. מצב זה נקר E1-P. זהו מצב אנרגטי מאוד של החלבון ולכן החלבון עובר שינוי קונפורמציה מהיר למצב E2-P, אשר פותח את השער החוץ-תאי של המשאבה.
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T14:52:35Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:States_of_pump.png|thumb|left|400px|שלבי פעילות המשאבה, לפי מצבי קונופורמציה]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
העברת היונים מושגת על-ידי מעבר בין מצב המכונה E1, שבו נקשרים אל תת-יחידה אלפא שלושה יוני נתרן, לבין מצב המכונה E2, שבו נקשרים שני יוני האשלגן. במצבים אלו היונים לא זמינים
 
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
 
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T14:48:04Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]
 
[[Image:Example.jpg]]
 

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
העברת היונים מושגת על-ידי מעבר בין מצב המכונה E1, שבו נקשרים אל תת-יחידה אלפא שלושה יוני נתרן, לבין מצב המכונה E2, שבו נקשרים שני יוני האשלגן. במצבים אלו היונים לא זמינים
 
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
 
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

File:States of pump.png

2020-07-27T14:40:41Z

Shani Zamir: שלבי פעילות המשאבה

שלבי פעילות המשאבה

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T14:17:23Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
העברת היונים מושגת על-ידי מעבר בין מצב המכונה E1, שבו נקשרים אל תת-יחידה אלפא שלושה יוני נתרן, לבין מצב המכונה E2, שבו נקשרים שני יוני האשלגן. במצבים אלו היונים לא זמינים
 
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
 
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (מכיל בתוכו אתר קישור סובסטרט ואת האתר הקטליטי) <scene name='84/846752/Atp_binding_site/1'>שבו ATP עובר פירוק</scene>
(הידרוליזה). בתת-יחידה זו נמצאים גם אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא הגדולה ביותר בקומפלקס המשאבה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T12:31:55Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
העברת היונים מושגת על-ידי מעבר בין מצב המכונה E1, שבו נקשרים אל תת-יחידה אלפא שלושה יוני נתרן, לבין מצב המכונה E2, שבו נקשרים שני יוני האשלגן. במצבים אלו היונים לא זמינים
 
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
 
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (אזור הקטליטי) שבו ATP עובר פירוק (הידרוליזה) ונמצאים אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא היחידה הגדולה ביותר בקומפלקס זה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T12:03:24Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
העברת היונים מושגת על-ידי מעבר בין מצב המכונה E1, שבו נקשרים אל תת-יחידה אלפא שלושה יוני נתרן, לבין מצב המכונה E2, שבו נקשרים שני יוני האשלגן. במצבים אלו היונים לא זמינים
 
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
 
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (אזור הקטליטי) שבו ATP עובר פירוק (הידרוליזה) ונמצאים אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא היחידה הגדולה ביותר בקומפלקס זה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
5) Pilotelle-Bunner, A., Cornelius, F., Sebban, P., Kuchel, P. W., & Clarke, R. J. (2009). ''Mechanism of Mg2+ binding in the Na+,K+-ATPase''. '''Biophysical journal''', 96(9), pages 3753–3761. [https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.01.042]
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T10:41:45Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
העברת היונים מושגת על-ידי מעבר בין מצב המכונה E1, שבו נקשרים אל תת-יחידה אלפא שלושה יוני נתרן, לבין מצב המכונה E2, שבו נקשרים שני יוני האשלגן. במצבים אלו היונים לא זמינים
 
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
 
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (אזור הקטליטי) שבו ATP עובר פירוק (הידרוליזה) ונמצאים אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן.
 
תת-יחידה זו היא היחידה הגדולה ביותר בקומפלקס זה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות).
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-27T10:38:27Z

Shani Zamir:

<center>
==מבוא==
</center>

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (משטח כחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, משטח אדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא, סלילים אדומים - אלפא-הליקס חוצי-ממברנה)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו.
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט אלקטרוכימי (מפל ריכוזים ומתח חשמלי) של נתרן ואשלגן בין שני צידי הקרום, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). גרדיאנט זה מאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם.
 
 
המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP].
 
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
 
משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו ובנוסף פועלת ביעילות גבוהה.
 
כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות חשובות כגון: שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 
 

<center>
==מנגנון השאיבה==
</center>
[[Image:Scheme_sodium-potassium_pump-he.png|thumb|left|350px|משאבת נתרן-אשלגן משפיעה על ריכוז יונים]]

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי).
 
שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
 
העברת היונים מושגת על-ידי מעבר בין מצב המכונה E1, שבו נקשרים אל תת-יחידה אלפא שלושה יוני נתרן, לבין מצב המכונה E2, שבו נקשרים שני יוני האשלגן. במצבים אלו היונים לא זמינים
 
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
 
 
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.
 
 
השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 
 

<center>
== דגשים מבניים ==
</center>
<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
 
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (אזור הקטליטי) שבו ATP עובר פירוק (הידרוליזה), במקביל לכניסת נתרן ויציאת אשלגן.
 
תת-יחידה זו היא היחידה הגדולה ביותר בקומפלקס זה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות), ומכילה את אתרי הקישור ליונים של נתרן, אשלגן ולמולקולת ה-ATP.
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

</StructureSection>
<center>
== מחלות ==
</center>

 
פעילות המשאבה יכולה להתקיים עם יחידת אלפא ויחידת בטא, אחת מכל סוג. ביונקים ישנם 4 [https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_isoform איזופורמים] של יחידת אלפא, המקודדים על ידי הגנים ''ATP1A1'' עד ''ATP1A4'' בהתאמה: איזופורם אלפא-1 מתבטא בעיקר במערכת העצבים המרכזית של בוגרים, איזופורם אלפא-2 מתבטא בעיקר באסטרוציטים, איזופורם אלפא-3 מתבטא בעיקר בנוירונים.
 
יוני נתרן ואשלגן הינם היונים המרכזיים המעורבים בהתקדמות פוטנציאל הממברנה במהלך הדה-פולריזציה של נוירון. לכן איזופורמים 1 עד 3 של תת-היחידה אלפא הם המועמדים העיקריים לשיחזור פוטנציאל ממברנלי בנוירונים לאחר הדה-פולריזציה ולשימור היכולת של תא הנוירון לעבור עירור נוירונאלי.
 
 
מחקר שביצעו Holm ושות' ב-2016 הציע שהאיזופורם אלפא-3 משתתף במיחזור הנוירוטרנסמיטורים, פעילות חשובה לתפקוד תקין של מערכת העצבים.
 
הוצע כי איזופורם אלפא-3 תומך בתהליכי ספיגה/קליטה-מחדש של נוירוטרנסמיטורים. תהליכים אלו נחוצים לפעילות מוחית תקינה, ולמעשה מוטציות אוטוזומליות דומיננטיות בגן ''ATP1A3'' (המקודד לאיזופורם זה) נמצאו[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/] כגורמות לשלוש מחלות נוירולוגיות:
 
Rapid Onset Dystonia Parkinsonism (RDP)
 
Alternating Hemiplegia of Childhood (AHC)
 
Cerebellar ataxia, areflexia, pes cavus, optic atrophy and sensorineural hearing loss (CAPOS)
 
 


<center>
== הפניות ==
</center>

1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, '''אתר מכון דוידסון'''. פורסם ב-30 ביולי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D].

2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. '''Nature'''. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 
3) Holm, T. H., & Lykke-Hartmann, K. (2016).'' Insights into the Pathology of the α3 Na(+)/K(+)-ATPase Ion Pump in Neurological Disorders; Lessons from Animal Models''. '''Frontiers in physiology''', volume 7, article 209. [https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00209]
 
4) Brashear A, Sweadner KJ, Cook JF, et al. ''ATP1A3-Related Neurologic Disorders''. Updated 2018 Feb 22. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al., editors. '''GeneReviews® [Internet]. University of Washington, Seattle'''; 1993-2020. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1115/]
 
<references/>

Sodium-potassium ATPase (Hebrew)

2020-07-14T11:44:11Z

Shani Zamir:

<center>מבוא<\cenetr>
==מבוא==

[[Image:Transmembrane_view.png|thumb|left|400px|תצוגת החלבון המלא במיקומו בממברנת התא (בכחול - צידה הציטוזולי של הממברנה, באדום - צד הממברנה שפונה לחוץ התא)]]
 

משאבת נתרן אשלגן היא קומפלקס חלבוני המעוגן ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%9D_%D7%94%D7%AA%D7%90 קרום התא] (ממברנה תאית) ומשמש [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%91%D7%9C%D7%94_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%94 להעברה פעילה] של יוני נתרן ואשלגן אל מחוץ לתא ולתוכו. זאת לצורך יצירת מפל ריכוזים ומתח חשמלי בין שני צידי הקרום, המאפשר העברת חומרים דרך ממברנת התא ומספק את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם (גרטי, 2009[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%A9%D7%90%D7%91%D7%AA-%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F-%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F-%E2%80%93-%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2-%D7%9E%D7%A4%D7%9C%D7%99-%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9D]).
 
בסרטון הבא ניתן למצוא הסבר קצר על [https://www.youtube.com/watch?v=2-icEADP0J4 העברה פעילה]
(רלוונטי עד נקודת זמן 2:23).
 
פעילות המשאבה יוצרת גרדיאנט (מפל ריכוזים) אלקטרוכימי של נתרן ואשלגן, שהינו חיוני לתאי בעלי חיים ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%A2%D7%9C%D7%99_%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D ממלכת Animalia]). המשאבה מעבירה שלושה יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%AA%D7%A8%D7%9F נתרן] (+Na) ושני יוני [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A9%D7%9C%D7%92%D7%9F אשלגן] (+K) דרך ממברנת התא. ריכוז יוני הנתרן בתוך התא נמוך יחסית לריכוזו מחוץ לתא. ריכוז יוני האשלגן בתוך התא גבוה יחסית לריכוזו מחוץ לתא. המשאבה פועלת כנגד מפל הריכוזים של יונים אלו ולכן התהליך צורך אנרגיה, בצורת פירוק (דהפוספורילציה) של מולקולת [https://he.wikipedia.org/wiki/ATP ATP]. 
מפל הריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות כגון: שליטה על פוטנציאל ממברנלי, שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.

 

<StructureSection load='3B8E' size='340' side='right' caption='משאבת נתרן-אשלגן' scene=''>
 
== תפקוד ==


משאבת נתרן-אשלגן היא החלבון שמאפשר לתאים של בעלי חיים, לשמר את מפל הריכוזים של יונים אלו.
משאבה זו מאפשרת מעבר יוני נתרן ואשלגן דרך ממברנת התא, תוך שימוש במולקולת ATP. כמו כן, הוכח כי משאבה זו משמשת גם כקולטן לסיגנלים סטרואידיים המעורבים בכיווץ הלב.
מפל ריכוזים שנוצר מפעילות המשאבה, מספק אנרגיה למספר פעולות תאיות כגון שליטה על [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%A4%D7%95%D7%98%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%90%D7%9C-%D7%94%D7%A4%D7%A2%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%94%D7%95%D7%9C%D7%9B%D7%AA-%D7%90%D7%95%D7%AA%D7%95%D7%AA-%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%92%D7%95%D7%A3 פוטנציאל ממברנלי], שמירה על גודל תא, שמירה על הומיאוסטאזיס pH, קליטה של נוטריינטים, מים ועוד.
 בכל מחזור של פירוק מולקולת ATP, החלבון מעביר שלושה יוני נתרן אל מחוץ לתא ושני יוני אשלגן אל תוך התא. אנזים זה לא רק מוביל יונים כנגד מפל הריכוזים שלהם, אלא גם עושה זאת ביעילות גבוהה.
על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי). שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP, שהוא "מטבע האנרגיה" העיקרי של הגוף.
 
ATP מעביר קבוצת פוספט למשאבה בקשר עתיר אנרגיה והפוספורילציה גורמת לשינוי במבנה המרחבי (שינוי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A0%D7%A4%D7%95%D7%A8%D7%9E%D7%A6%D7%99%D7%94_(%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94) קונפורמציה]) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.
פעולה זו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה קיימים שני אתרים כאלה. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש. 


==מנגנון השאיבה==

השאיבה מתרחשת על ידי קישור 3 יוני נתרן בחלק ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A6%D7%99%D7%98%D7%95%D7%A4%D7%9C%D7%96%D7%9E%D7%94 ציטוזולי] (פנים התא), תוך קשירה של מולקולת ATP. שאיבת הנתרן נגד כיוון מפל הריכוזים שלו דורשת אנרגיה שמסופקת על ידי פירוק של ATP.
 
ATP מעביר קבוצת זרחה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 פוספט]) למשאבה בקשר עתיר אנרגיה, קבוצת הזרחה נקשרת לחלבון וגורמת לשינוי קונפורמציה כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ-תאי ומשתחררים בחוץ ובמקביל – חושף שני אתרי קישור לאשלגן.
 
קישור שני יוני אשלגן לאתר הפעיל גורם לשחרור קבוצת הזרחה, דבר זה גורם לשינוי מבני נוסף שמחזיר את המשאבה למבנה הראשוני שלה. יוני האשלגן משוחררים בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש.

 

== דגשים מבניים ==

 
החלבון המוצג גובש מרקמת כליה של חזיר-בר ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%96%D7%99%D7%A8_%D7%91%D7%A8 ''Sus scrofa'']) ומוצג כאן עם היונים הקשורים אליו, מולקולת ATP וליגנד גיבוש מגנזיום.
 
קומפלקס המשאבה בנוי משלוש תת-יחידות <scene name='84/846752/Subunits/1'>(אלפא - כחול, בטא - ירוק, גמא - ורוד. יונים מוצגים בסגול, ATP מוצג באפור-אדום)</scene>.
גודל קומפלקס החלבון המלא הינו 2146 <scene name='84/846752/Amino_acid_seq/1'>חומצות אמינו (כל כדור בצבע שונה מייצג חומצה אמינית)</scene>, בשלושת תתי-היחידות יחד.
 
'''תת-יחידה אלפא''' הינה תת-היחידה המרכזית מבחינת תפקוד המשאבה, בה נמצא ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C אתר הפעיל] (אזור הקטליטי) שבו ATP עובר פירוק (הידרוליזה), במקביל לכניסת נתרן ויציאת אשלגן.
 
תת-יחידה זו היא היחידה הגדולה ביותר בקומפלקס זה, מורכבת מ-1021 חומצות אמינו (מתוכן גובשו ומוצגות במודל 998 חומצות), ומכילה את אתרי הקישור ליונים של נתרן, אשלגן ולמולקולת ה-ATP.
 
יחידה זו מורכבת מעשרה סלילי אלפא חוצי-ממברנה ([https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_%D7%9E%D7%9E%D7%91%D7%A8%D7%A0%D7%94 טרנס-ממברנליים]) (המסומנים M1-M10) אשר נמצאים בתוך צרור (bundle) של שלושה <scene name='84/846752/Helix/2'>סלילי אלפא (ורוד)</scene> (המסומנים M4-M6).
 
אתרי הקישור ליוני הנתרן והאשלגן נמצאים בתוך הסלילים חוצי-הממברנה. בנוסף, קיימים ''שלושה אזורים פונקציונליים (תיפקודיים)'' הממוקמים בצד הציטופלסמי (שפונה לפנים התא):
 
'''תת-יחידה בטא''' הינה תת-יחידה שאינה פעילה מבחינת השאיבה. אך ביצירת ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%93%D7%99%D7%9E%D7%A8 הטרודימר] עם יחידה אלפא, יחידה בטא מבקרת את מספר משאבות הנתרן שמגיעות לקרום.
 
<scene name='84/846752/Beta_sheets/2'>משטחי בטא (צהוב)</scene>
 

 

== מחלות ==
 
== Relevance ==
 
</StructureSection>
== References ==
1) משאבת נתרן-אשלגן - מנוע מפלי ריכוזים, מאת ד"ר ארז גרטי, אתר מכון דוידסון. פורסם ב-30 ביולי, 2009
 
2) Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, et al. ''Crystal structure of the sodium-potassium pump''. Nature. 2007; 450(7172); pages 1043-1049. [https://www.nature.com/articles/nature06419]
 

<references/>