La pompa sodio-potassio, o pompa Na+/K+ ATPasi, rappresenta il tipico esempio di trasporto attivo ed è, allo stesso tempo, un fondamentale argomento per la comprensione di altri eventi fisiologici tra cui la trasmissione del segnale elettrico.
Per funzionare, la pompa sodio-potassio, richiede l’idrolisi di una molecola di ATP; la reazione di ossidazione avviene a livello di una zona della proteina localizzata nel versante intracellulare. Per questo motivo, accanto alla pompa sodio potassio, si affianca il termine ATPasi. Lo scopo funzionale della pompa sodio potassio è di far uscire il sodio dalla cellula e permettere al potassio di entrarvi. La concentrazione intracellulare del sodio è, grazie anche al lavoro svolto dalla proteina in questione, relativamente bassa al contrario della concentrazione di potassio che si mantiene su livelli più apprezzabili.
Meccanismo di funzionamento
Il meccanismo che rende possibile l’allontanamento del sodio e l’acquisizione del potassio è relativamente semplice. La proteina, nel versante interno della cellula, accoglie tre ioni Na+ in dei siti ad alta affinità. La definizione di “alta affinità” si basa sull’analisi secondo la quale un sito di legame si definisce tale quando è capace di legare con molta facilità il proprio ligando. Qualora il sito fosse a bassa affinità, questo, pur essendo specifico per il proprio ligando, porrà in essere delle limitazioni al legame; in altre parole, in un sito a bassa affinità, il ligando si lega con meno facilità rispetto a quanto si verifica in un sito ad alta affinità.
La differente affinità per gli ioni sodio e per gli ioni potassio deriva da un cambio conformazionale che provoca una differenza conformazione sterica degli aminoacidi costituenti la tasca, ovvero il punto nel quale si lega il ligando, oppure da mutazioni a livello elettrochimico che, in genere, sono derivanti dall’esposizione di residui aminoacidici carichi nella tasca della proteina.
Dopo il legame dei tre ioni sodio, la proteina, attiva la funzionalità enzimatica, in altri termini lega a sé una molecola di ATP e ricava, mediante l’idrolisi del nucleotide trifosfato, l’energia necessaria per un cambio conformazionale che porta gli ioni Na+ all’esterno, ovvero nel liquido extracellulare, rendendo i siti di legame per il sodio a bassa affinità.
Meccanismo di funzionamento della pompa sodio/potassio.
Dopo l’espulsione del sodio, i rispettivi siti diventano a bassa affinità, mentre i due siti per il potassio divengono ad alta affinità. Dal liquido extracellulare, di conseguenza, è molto più probabile che entrino due ioni potassio anziché tre ioni sodio a causa della differenza di affinità della pompa per questi ioni.
L’energia utilizzata dall’idrolisi di una molecola di ATP serve, oltre al trasporto dei due ioni, a creare un gradiente elettrochimico tra le due facce della membrana che, come vedremo avanti, servirà per i trasporti attivi secondari.
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