Pompa Sodio-Potassio
Il nostro corpo consuma molta energia. La molecola di ATP (adenosina trifosfato) è la più importante fonte di energia delle nostre cellule, per questo sintetizziamo ATP in continuazione in ogni momento della giornata. La quantità complessiva di ATP che sintetizziamo ogni giorno è talmente elevata che corrisponde circa al peso di tutto il nostro corpo. Usiamo ATP per scopi molto diversi: per muovere i muscoli, per aiutare gli enzimi a realizzare le reazioni, per scaldare il nostro corpo. La quantità maggiore di ATP, però, la usiamo per far funzionare le proteine della pompa sodio-potassio come quella mostrata qui a destra. Circa un terzo dell'ATP prodotto dalle nostre cellule serve per far funzionare queste proteine.

Pompare Ioni
La pompa sodio-potassio (file PDB 2zxe e 3b8e) si trova immersa nella membrana cellulare e ha il compito di generare un gradiente di ioni. Spinge continuamente ioni sodio fuori dalla cellula e ioni potassio dentro la cellula ed è azionata da ATP. Per ogni molecola di ATP che viene rotta, la pompa muove tre ioni sodio fuori dalla cellula e due ioni potassio dentro. Quando nella cellula il livello di sodio viene abbassato, si crea un gradiente elettrico e di concentrazione ed entrambi vengono utilizzati per molti scopi.

Strani Gradienti
L'uso più spettacolare di questo gradiente è nella trasmissione dei segnali nervosi. Gli assoni dei nervi espellono ioni sodio e poi usano speciali canali per il sodio ad apertura controllata dal voltaggio per consentire agli ioni sodio di rientrare durante l'impulso nervoso. La pompa sodio-potassio ha il compito di mantenere l'assone pronto per trasmettere il prossimo segnale. Il gradiente inoltre aiuta a controllare la pressione osmotica all'interno delle cellule e attiva una varietà di altre pompe che collegano il flusso di sodio al trasporto di molecole diverse come ioni calcio o glucosio.

Farmaci per il cuore
Una cura tradizionale per alcune malattie di cuore agisce bloccando la pompa sodio potassio. Anche alcune tossine vegetali come la digitale e la oubaina (un glicoside steroideo ottenuto dai semi di strofanto, file PDB 3a3y non illustrata) e altre tossine simili di rospo velenoso, conosciute collettivamente come steroidi cardiotonici, possono essere usate in piccole dosi per rallentare il pompaggio degli ioni sodio. Questo fa aumentare il livello di ioni sodio all'interno delle cellule rallentando lo scambio sodio-calcio e portando ad un aumento di calcio che alla fine fa aumentare la forza della contrazione del muscolo cardiaco. Recenti ricerche hanno dimostrato che anche le nostre cellule producono molecole simili a queste tossine, ma in concentrazione molto bassa per regolare l'azione della pompa sodio-potassio.

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