Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe
(Na+/K+-ATPase)
Das für die Lebensprozesse notwendige Konzentrationsgefälle zwischen einer Vielzahl von Ionen muss durch aktive und energieverbrauchende Transportmechanismen (Ionenpumpen) permanent aufrecht erhalten werden.
Lebende Zellen verbrauchen einen Großteil ihrer Energie zum Betrieb dieser Ionenpumpen (ca. 30 % für eine typische Säugetierzelle). Der Transport, der naturgemäß entgegen dem Konzentrationsgefälle verläuft, ist relativ langsam (ca. 400 - 500 Ionen pro Sekunde).
Dagegen können Ionenkanäle bis zu 107 Ionen pro Sekunde transportieren.
Eine typische Ionenpumpe ist die Na+/K+-Pumpe (oder Na+/K+-ATPase), die in einem konzertierten Mechanismus zwei K+-Ionen in die Zelle und drei Na+-Ionen aus der Zelle heraus transportiert und somit die stark unterschiedliche Verteilung dieser Ionen garantiert.
Ion |
extrazelluläre Konzentration(mmol/l) |
intrazelluläre Konzentration(mmol/l) |
Verhältnis außen/innen |
Na+ |
145 |
12 |
12 |
K+ |
4 |
155 |
0,026 |
Der Transport ist mit einem effektiven Ladungstransport durch die Membran und dem Verbrauch von ATP (ATPase !!) gekoppelt.
Der Transporter, dessen molekulare Struktur noch nicht vollständig aufgeklärt ist, ist ein Glycoprotein, dessen Konformation durch Koordination von K+- und Na+-Ionen und/oder Phosphorylierung jeweils verändert wird. Durch diese periodisch ablaufenden Prozesse werden die Ionen durch die Membran geschleust.