{"id":1688,"date":"2021-08-08T08:20:21","date_gmt":"2021-08-08T08:20:21","guid":{"rendered":"https:\/\/nurlernen.de\/biologie\/?page_id=1688"},"modified":"2025-11-18T11:23:41","modified_gmt":"2025-11-18T10:23:41","slug":"die-natrium-kalium-pumpe","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/nurlernen.de\/biologie\/die-natrium-kalium-pumpe\/","title":{"rendered":"Die Natrium-Kalium-Pumpe"},"content":{"rendered":"\n

\n\n \"Zum<\/a>\n\n \"Zum<\/a>\n\n \"\u00dcber<\/a>\n\n \"Biologie<\/a>\n\n \"Zum<\/a>\n<\/p>\n\n\n

Natrium-Kalium-Pumpen sind Carrierproteine, die unter Energieverbrauch Na-Ionen aus der Zelle heraus und im gleichen Zyklus K-Ionen in die Zelle hinein transportieren. Dabei transportieren sie in jedem Zyklus ihrer Konformations\u00e4nderung jeweils drei Na-Ionen aus der Zelle heraus und zwei K-Ionen in die Zelle hinein.<\/p>\n

Pro Zyklus werden zwei K+-Ionen in die Zelle hinein transportiert. Jedes K+-Ion bringt eine positive Ladung mit. Gleichzeitig werden drei Na+-Ionen aus der Zelle heraus transportiert. Jedes Na+-Ion nimmt eine positive Ladung aus der Zelle heraus. 3 x Na+ aus der Zelle und 2 x K+ in die Zelle, ergibt: 3 x (+1) – 2 x (+1). Dieser ungleiche Ladungstransport f\u00fchrt dazu, dass in Summe pro Zyklus jeweils eine positive Ladung aus der Zelle heraus transportiert wird. Folglich l\u00e4dt sich das Innere der Zelle gegen\u00fcber Au\u00dfen negativ auf. Es herrscht also ein negatives Membranpotenzial.<\/p>\n

Pumpen, die ein Membranpotenzial erzeugen, werden elektrogene Pumpen genannt.<\/p>\n

\"Na-K-Pumpe\"
Schematische Funktion der Natrium-Kalium-Pumpe<\/figcaption><\/figure>\n

Wie funktioniert die Natrium-Kalium-Pumpe?<\/h4>\n

Wir schauen uns den Aufbau und die Funktionsweise der Natrium-Kalium-Pumpe an (s. Abbildung). Natrium-Kalium-Pumpen erm\u00f6glichen durch ihre Elektrogenit\u00e4t die Entstehung des Membranpotenzials an Neuronen, was die Grundlage f\u00fcr Entstehung von Nervenreizen darstellt.<\/p>\n

Die Natrium-Kalium-Pumpe hat drei Bindepl\u00e4tze f\u00fcr Na+-Ionen (s. Abschnitt A in der Abbildung). In diesem Zustand k\u00f6nnen keine K+-Ionen an das Protein binden. Man spricht von niedriger Affinit\u00e4t f\u00fcr das Kalium. Durch Hydrolyse (Spaltung) eines ATP-Molek\u00fcls in ADP, Wasser und ein Phosphatrest, bindet sich der Phosphatrest (rotes P) an das Protein und verursacht eine \u00c4nderung der Proteingestalt (Konformations\u00e4nderung). Dies ist in Abschnitt B in der Abbildung dargestellt. Dabei \u00f6ffnet sich die Pumpe nach Au\u00dfen, wobei die Affinit\u00e4t der Na-Bindepl\u00e4tze abnimmt. Dadurch verlassen die Na+-Ionen das Protein. Gleichzeitig steigt die Affinit\u00e4t von K+-Ionen.<\/p>\n

Wenn zwei K+-Ionen an die Pumpe binden (Abschnitt C), verursachen sie automatisch eine Konformations\u00e4nderung der Pumpe in die urspr\u00fcngliche energie\u00e4rmere Form (Abschnitt D). Dies f\u00fchrt dazu, dass der Phosphatrest das Protein verl\u00e4sst, wodurch sich das Protein nach Innen \u00f6ffnet. Da Ohne den Phosphatrest die Affinit\u00e4t von K+-Ionen abnimmt, verlassen diese die Pumpe. Gleichzeitig aber steigt die Affinit\u00e4t des Proteins f\u00fcr die Na+-Ionen.<\/p>\n

Protonen-Pumpen sind Carrierproteine, die unter Energieverbrauch H-Ionen (also Protonen) durch die Membran transportieren k\u00f6nnen. Der Transport kann auch entgegen des elektrochemischen Potenzials erfolgen, was nat\u00fcrlich mit Energieverbrauch verbunden ist. Da Protonen (H+) positiv geladen sind, erzeugen Protonen-Pumpen ein Membranpotenzial und sind deshalb elektrogen. Protonen-Pumpen spielen eine besondere Rolle bei Stoffwechselvorg\u00e4ngen, wie Zellatmung in Mitochondrien und Photosynthese in Chloroplasten.<\/p>\n

Bei einem gekoppelten Transport oder Co-Transport werden zwei Molek\u00fcle oder Ionen gleichzeitig entweder in gleicher (Symport) oder in entgegengesetzter Richtung (Antiport) transportiert.<\/p>\n

N\u00e4here Betrachtung (LK)<\/h4>\n

Wie wir gelernt haben, findet die Diffusion von Teilchen entlang eines Konzentrationsgef\u00e4lles oder eines elektrochemischen Potenzials spontan (d.h. ohne Energieverbrauch) statt. Die treibende Kraft dahinter ist im Konzentrationsgef\u00e4lle selbst gespeichert. Die Zelle ist in der Lage die passive Diffusion eines Teilchens zu nutzen, um ein anderes Teilchen mit zu transportieren. Dies wird als gekoppelter Transport oder auch Co-Transport bezeichnet. Dabei kann der Transport des zweiten Molek\u00fcls in die gleiche Richtung (Symport) erfolgen oder dem Transport des ersten Molek\u00fcls entgegen (Antiport) gerichtet sein.<\/p>\n

Pflanzenzellen koppeln h\u00e4ufig den Transport von N\u00e4hrstoffen, Zucker und Aminos\u00e4uren mit der Diffusion von Protonen durch die Membran. Dazu erzeugen sie extra durch aktiven Transport \u00fcber Protonen-Pumpen das ben\u00f6tigte elektrochemische Potenzial der Protonen her. Ein Beispiel ist die Saccharose-H+ Transporter, der die Diffusion von H+-Ionen in die Zelle nutzt, um gleichzeitig Saccharose-Molek\u00fcle in die Zelle zu transportieren. Es handelt sich hierbei also um einen symporten Co-Transport, da sowohl H+-Ionen als auch Saccharose-Molek\u00fcle in die gleiche Richtung, n\u00e4mlich in die Zelle hinein transportiert werden. Es stellt sich die Frage, wieso dies ein aktiver Transport sein soll? Damit H+-Ionen in die Zelle hinein diffundieren, muss eine h\u00f6here Konzentration au\u00dferhalb der Zelle existieren. Die Zelle pumpt aktiv mit Hilfe von Protonen-Pumpen H+ aus der Zelle heraus. Der Co-Transport von Saccharose in die Zelle w\u00fcrde also ohne das aktive Pumpen von Protonen (H+) aus der Zelle nicht funktionieren.<\/p>\n\n\n