Lexikon der Neurowissenschaft: Natrium-Kalium-Pumpe
Natrium-Kalium-Pumpe w, Na+/K+-ATPase, E sodium potassium pump, Membranpumpe, die Natriumionen (Natrium) im Austausch gegen Kaliumionen (Kalium) aus der Zelle heraustransportiert; hat eine besondere Bedeutung für die Funktion von Nervenzellen. Im Ruhezustand befinden sich in der unmittelbaren extrazellulären Umgebung einer Nervenzelle hohe Konzentrationen von Natriumionen, im Inneren der Zelle dagegen hohe Kaliumkonzentrationen. Beide Ionenarten sind bestrebt, entlang ihres Konzentrationsgradienten nach innen (Natrium) bzw. nach außen (Kalium) zu strömen. Würde jedoch Natrium in größeren Mengen ungehindert in die Zelle eindringen, würde diese depolarisieren und somit den Ruhezustand verlassen (Depolarisation). Zwar sind die meisten Natriumkanäle im Ruhezustand geschlossen, jedoch erfolgt stets ein gewisser "Leckeinstrom": Damit dieser nicht zu einer Erregung der Zelle führt, müssen die Natriumionen aktiv (da gegen ihren Konzentrationsgradienten; aktiver Transport) aus der Zelle transportiert werden, was durch die Natrium-Kalium-Pumpe erfolgt ( siehe Zusatzinfo ). – Die Tätigkeit der Natrium-Kalium-Pumpe ist nicht nur zur Aufrechterhaltung des Ruhezustands von Bedeutung; sie spielt auch eine essentielle Rolle bei der Wiederherstellung der Ionenverhältnisse nach einem Aktionspotential. Aktionspotential, Membranpotential, Ruhepotential, Nernst-Gleichung.
Natrium-Kalium-Pumpe
Die Pumpe ist ein membranständiges Transportprotein; sobald es auf der Innenseite mit 3 Na+-Ionen besetzt ist, katalysiert es seine eigene Phosphorylierung durch ein Molekül Mg2+ATP. Durch eine daraus resultierende Konformationsänderung des Proteins gelangen die Na+-Bindungsstellen an die Außenseite der Membran, und die Na+-Ionen werden dort freigegeben. Werden jetzt außen 2 K+-Ionen an das Transportprotein gebunden, so erlangt es eine Struktur, die die Abtrennung der Phosphorylgruppe ermöglicht. Damit klappt das Transportprotein wieder in den Ausgangszustand zurück und nimmt dabei die beiden K+-Ionen mit zur Innenseite der Membran.
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