מפלי ריכוזים הם אמצעי חשוב בהעברת חומרים דרך ממברנת התא, והם גם מספקים את האנרגיה הדרושה כדי להעביר חומרים גם נגד כיוון מפל הריכוזים הטבעי שלהם. מפל הריכוזים המפורסם ביותר הוא זה של הנתרן והאשלגן, שבאמצעותו מופעלים תהליכים ביולוגיים רבים כמו פוטנציאל פעולה, העברת חומרים דרך ממברנה ועוד.

משאבת הנתרן-אשלגן אחראית על ייצור מפל הריכוזים הזה. 

תאים אוגרים אנרגיה באמצעות מפלי הריכוזים. בתוך הציטופלסמה ריכוז הנתרן נמוך יחסית לריכוזו בנוזל החוץ-תאי, ואילו בנוגע לאשלגן המצב הפוך. כמו מים מאחורי סכר, מפלי הריכוזים הללו אוגרים אנרגיה פוטנציאלית, והתא מצמד אותה כדי להניע תהליכים בתוכו. משאבת הנתרן-אשלגן היא הכלי שמאפשר לתאים לשמר את מפל הריכוזים.

על מנת להתחיל במחזור השאיבה, יוני נתרן נקשרים לאתרי הקישור בצד המשאבה שנמצא בתוך התא (הציטוזולי). יש שלושה אתרי קישור, אך בסרטון מוצג רק אחד לשם הפשטות. 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 מבני (שינוי קונפורמציה) כך שיוני הנתרן נחשפים לחלל החוץ תאי ומשתחררים בחוץ.

הפעולה הזו חושפת אתרי קישור לאשלגן שנמצאים במשאבה. אף על פי שיש שני אתרי קישור לאשלגן, למען הפשטות הסרטון מציג רק אחד מהם. קישור יוני האשלגן גורם לפוספט להתנתק ולמשאבה לחזור למבנה הראשוני שלה. האשלגן משוחרר בתוך התא והמחזור מתחיל מחדש. מחזור שלם אורך כעשר אלפיות השנייה.

11 תגובות

  • דניאל

    טעות כתיבה

    בפיסקה לפני אחרונה כתבתם ATO במקום ATP

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תודה

    תיקנתי, תודה

  • שלום

    כשהתאים מתים, מפל הריכוזים של

    כשהתאים מתים, מפל הריכוזים של יוני הנתרן אינו נשמר, ובתוך זמן קצר ריכוזם בתוך התא משתווה לריכוזם מחוץ לתא. מדוע?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תשובה

    משום שייצור ה-ATP נפסק, משאבות הנתרן אשלגן מפסיקות לפעול והנתרן והאשלגן זולגים פנימה והחוץ בהתאם למפל הריכוזים

  • נגה

    משאבת נתרן-אשלגן

    האם הכון לומר שהמשאבה היא אנזים או שאנזימים מזרזים את פעילות המשאבה?

  • יצחק

    משתנים אתיאזידים

    קראתי פעם שבפעולת משתנים אתיאזידים אשלגן מוחלף בנתרן ב-CD. מה זה CD?

  • תמר

    מטען האשלגן והנתרן בתא

    היי
    איזה מטען יש ליוני האשלגן ונתרן בחוץ ובפנים התא??
    גם הנתרן וגם האשלגן הם יונים חיוביים אז מדוע בתוך התא יש מטען שלילי בזמן מנוחה??
    אשמח לתשובה.
    תודה!

  • סילביה

    מה ההשפעה הסופית של פעולת המשאבה על שריר הלב למשל?

    ההסבר על אופן פעולת המשאבה ברור, אך לא ברור מה התוצאה הסופית, מה תעשה משאבת נתרן אשלגן בלב לאחר שהנתרן יצא והאשלגן נכנס לתוך התא, כיצד תא הלב יושפע מכך?

  • רעות

    משאבות נתרן

    היי ארז,
    מה זה בעצם "נשאי נתרן"? אלו אבני היסוד הבונות את המשאבה? כלומר - המשאבה בנויה ממולקולות חלבון שנקראות "נשאי נתרן"?
    ובנוסף, האם המשאבות כל הזמן פועלות עד שהן מקבלות חשמל ואז הן נסגרות, או שגם כדי להיפתח הן זקוקות לפוטנציאל פעולה?

  • חיים חביב

    משאבות נתרן

    שלום רעות,
    משאבת הנתרן-אשלגן בנויה למעשה משתי שרשראות פוליפפטידיות (חלבוניות), כשכל שרשרת שכזו מתקפלת ליצירת תת-יחידה מסוימת במשאבה: תת-יחידה אלפא ותת יחידה בטא. כל תת יחידה היא בעצם חלבון בפני עצמו, אך ביחד כשהן מחוברות הן יוצרות את המשאבה. למעשה, תת היחידה אלפא היא זו שעושה את עיקר עבודת השאיבה - העברת היונים מצד אחד לשני תוך כדי פירוק מולקולת הATP, כשתת היחידה בטא מספקת לה תמיכה מבנית.
    בקרת הפעילות על המשאבות נעשית בכמה רמות. ראשית, ישנם חלבונים שתפקידם לעכב או להאיץ את המשאבה. שנית, זמינות הATP משפיעה על פעילותה של המשאבה, ושלישית ישנם שומנים מיוחדים בממברנת התא שמשפיעים על פעילות המשאבה.
    ״פוטנציאל פעולה״ זה שם כללי לשינוי במפל המתחים על ממברנת התא. מפל המתחים על הממברנה נבנה בין השאר ע״י המשאבה (משום שהיא מוציאה ומכניסה מספר שונה של יונים חיוביים, היא יוצרת נטו תנועה של מטען ולכן בונה מתח).

  • חיים חביב

    משאבות נתרן

    שלום רעות,
    משאבת הנתרן-אשלגן בנויה למעשה משתי שרשראות פוליפפטידיות (חלבוניות), כשכל שרשרת שכזו מתקפלת ליצירת תת-יחידה מסוימת במשאבה: תת-יחידה אלפא ותת יחידה בטא. כל תת יחידה היא בעצם חלבון בפני עצמו, אך ביחד כשהן מחוברות הן יוצרות את המשאבה. למעשה, תת היחידה אלפא היא זו שעושה את עיקר עבודת השאיבה - העברת היונים מצד אחד לשני תוך כדי פירוק מולקולת הATP, כשתת היחידה בטא מספקת לה תמיכה מבנית.
    בקרת הפעילות על המשאבות נעשית בכמה רמות. ראשית, ישנם חלבונים שתפקידם לעכב או להאיץ את המשאבה. שנית, זמינות הATP משפיעה על פעילותה של המשאבה, ושלישית ישנם שומנים מיוחדים בממברנת התא שמשפיעים על פעילות המשאבה.
    ״פוטנציאל פעולה״ זה שם כללי לשינוי במפל המתחים על ממברנת התא. מפל המתחים על הממברנה נבנה בין השאר ע״י המשאבה (משום שהיא מוציאה ומכניסה מספר שונה של יונים חיוביים, היא יוצרת נטו תנועה של מטען ולכן בונה מתח).