NatriumKaliumGradient

NatriumKaliumGradient bezeichnet die elektrochemische Differenz der Natrium- und Kaliumionen über die Plasmamembran der meisten Zellen. Er entsteht aus dem Unterschied der Ionenkonzentrationen innen und außen der Zelle sowie dem transmembranalen elektrischen Potentialen. Typischerweise liegt außen eine hohe Na+-Konzentration (etwa 140 mM Na+), innen eine hohe K+-Konzentration (etwa 140 mM K+), während Na+ innen niedrig und K+ außen niedrig ist. Das Gradient wird durch passive Leckströme und aktive Transporte balanciert, wobei der elektrochemische Gradient eine treibende Kraft für viele Transportprozesse liefert.

Die Aufrechterhaltung des Gradienten erfolgt primär durch die Na+/K+-ATPase, die pro Pumpzyklus drei Na+ aus der Zelle hinaus und zwei K+ in die Zelle hinein transportiert und dabei ATP hydrolysiert. Diese Aktivpumpenarbeit erzeugt eine Netto-Aushubkraft für Na+ nach außen und K+ nach innen und trägt wesentlich zur Ausbildung des Ruhepotentials der Zelle bei. Gleichzeitig ermöglichen Leak-Kanäle den passiven Durchfluss der Ionen und stabilisieren so das Membranpotential.

Funktionen des Gradienten umfassen die Generierung des Ruhepotentials, die Erregungsleitung in Nervenzellen und Muskelzellen sowie die Bereitstellung eines Antriebes für sekundär aktive Transporter, etwa Natrium-gekoppelte Glukose- oder Aminosäuretransporter. Der Gradient hat auch klinische Relevanz: Substanzen, die die Na+/K+-ATPase hemmen (z. B. certain Herzglykoside), beeinflussen Erregbarkeit und Ionenhaushalt und können zu Arrhythmien oder Flüssigkeitsverschiebungen führen. Störungen des Gradienten können zelluläre Funktionen beeinträchtigen und zu pathologischen Zuständen beitragen.