NatriumKaliumPumpe

Die Natrium-Kalium-Pumpe, auch Na+/K+-ATPase genannt, ist ein in der Plasmamembran tierischer Zellen vorkommender Enzym-Transporter. Sie nutzt ATP, um Natrium aus der Zelle hinaus und Kalium in die Zelle hineinzupumpen, und trägt so zur Aufrechterhaltung des Ionengradienten bei (3 Na+ nach außen, 2 K+ nach innen pro ATP-Hydrolyse).

Der Transportzyklus beginnt, wenn die Pumpe 3 Na+-Ionen intrazellulär bindet. Durch ATP-Hydrolyse wird die Pumpe phosphoryliert und verändert ihre Konformation, wodurch die Na+-Ionen außerhalb der Zelle freigesetzt werden. Anschließend bindet sie 2 K+-Ionen von außen, die Pumpe wird dephosphoryliert und kehrt in die ursprüngliche Konformation zurück, wodurch die Kalium-Ionen ins Zellinnere freigesetzt werden. Dieser Mechanismus treibt den Gleichgewichtszustand gegen die elektrochemischen Gradienten an und sorgt für eine fortlaufende Energiequelle in der Zelle.

Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials und des Zellvolumens. Sie liefert außerdem das elektrochemische Fundament für sekundär aktive Transportprozesse, etwa den Na+-abhängigen Transport von Glukose und Aminosäuren. Die Pumpe ist in den meisten tierischen Zellen verbreitet, besonders stark ausgeprägt in Nerv- und Muskelgewebe.

Wichtige Inhibitoren sind Herzglykoside wie Digoxin und Ouabain; ihre Hemmung führt zu erhöhtem intrazellulärem Na+ und indirekt zu erhöhtem Ca2+, was die Kontraktionskraft des Herzens beeinflusst. Die Pumpe kommt primär in Eukaryoten vor; viele Prokaryoten nutzen andere Ionentransport-Systeme.

Historisch wurde die Na+/K+-ATPase 1957 von Jens Skou identifiziert; dafür erhielt er 1997 den Nobelpreis.