Jens K. Skow nie tylko odkrył enzym. Odkrył mechanizm, który powoduje, że komórki nerwowe wytwarzają impulsy, a mięśnie kurczą się. Bez tej maleńkiej maszyny biologicznej Twoje myśli nie mogłyby przemieszczać się z jednego neuronu do drugiego. Twoje serce nie biłoby.
Skou urodził się 8 października 1918 r. w Lemvig w Danii. Zmarł w Aarhus 28 maja 2018 r. Przez większość życia był biofizykiem i wykładał na Uniwersytecie w Aarhus. Ale jego dziedzictwo opiera się na jednym monumentalnym przełomie: odkryciu ATPazy sodowo-potasowej (ATPazy Na+-K+).
Odkrycie to przyniosło mu w 1997 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Podzielił się tym zaszczytem z Paulem D. Boyerem i Johnem E. Walkerem. Jeśli jednak inni badacze opisali zasadę działania ATP, Skou zidentyfikował samą pompę, która napędza ten proces.
Od nerwów po błony krabów
Skou studiował medycynę na Uniwersytecie w Kopenhadze. Doktorat uzyskał na Uniwersytecie w Aarhus w 1954 roku. Jego badania nie wzięły się znikąd. Czerpali z prac Sir Alana Hodgkina i Richarda Keynesa.
Ci angielscy naukowcy zaobserwowali przepływ sodu i potasu przez komórki nerwowe. Zauważyli coś dziwnego. Kiedy neuron wystrzelił impuls, do środka napływały jony sodu. Aby przygotować komórkę na kolejny sygnał, jony te musiały zostać wypchnięte.
Nie był to proces pasywny. Postąpił wbrew naturalnemu przepływowi. Stężenie sodu było wyższe na zewnątrz komórki niż wewnątrz. Przeniesienie go z powrotem do środka wymagało energii. Mianowicie energia trifosforanu adenozyny (ATP).
Skow pogłębił te badania. Pod koniec lat pięćdziesiątych wpadł na radykalny pomysł. Enzym jest odpowiedzialny za przemieszczanie cząsteczek przez błonę komórkową. Membrana to nie tylko bariera. To jest aktywny transporter.
Przetestował tę teorię, używając błon komórek nerwowych krabów. Kraby wybrano ze względu na ich duże i dostępne nerwy. Wyniki były niepodważalne. Wyizolował enzym znany obecnie jako Na+-K+ATPaza.
Jak dokładnie działa pompa?
Enzym ten występuje w błonie komórkowej komórek zwierzęcych. Pełni funkcję surowego stróża.
Jest aktywowany po wykryciu określonych warunków. Zewnętrzny potas go wyzwala. Wewnętrzny sód dostarcza mu energii. Po włączeniu przechodzi przez bezlitosną pętlę:
- Wypompowuje sód z komórki.
- Wciąga potas do komórki.
Ta wymiana utrzymuje krytyczną równowagę. Wewnątrz komórki stężenie potasu pozostaje wysokie, a sodu niskie. Na zewnątrz sytuacja jest odwrotna. Ten gradient nie jest opcjonalny. Jest to konieczne do życia.
Enzym wypompowuje sód z komórki i wciąga potas do środka, utrzymując w ten sposób wysokie wewnątrzkomórkowe stężenie potasu i niskie stężenie sodu w porównaniu z otaczającym środowiskiem zewnętrznym.
Odkrycia Skowa nie tylko wyjaśniły naturę sygnałów nerwowych. Zidentyfikowali podstawową klasę maszyn biologicznych. Inne enzymy działały w podobny sposób. Należą do nich pompy jonowe kontrolujące skurcze mięśni.
Dlaczego jest to dla Ciebie ważne?
Możesz zapytać, dlaczego nerwy kraba są ważne dla ludzi. Mają znaczenie, ponieważ biologia jest konserwatywna. Pompa sodowo-potasowa w Twoim mózgu działa dokładnie tak, jak ta, którą Skow badał u krabów
