Biologie - Natrium-Kalium-Pumpe anhand Stoff-und Energieumwandlung?
Hallo, kann mir jemand das Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung anhand des Schemas erläutern?
1 Antwort
Hi,
das ist die Na+/K+-austauschende ATPase oder "Natrium-Kalium-Pumpe", EC 7.2.2.13 https://www.genome.jp/entry/7.2.2.13 ein Transportprotein, das in allen tierischen Zellmembranen verbreitet ist.
Sie "pumpt" Natrium-Ionen aus der Zelle und im Gegenzug Kalium-Ionen in die Zelle. Sie erzeugt damit eine ungleiche Verteilung dieser Ionen im Extrazellularraum (viel Natrium, wenig Kalium), im Vergleich zum Zellinneren (wenig Natrium, viel Kalium). Außerdem pumpt sie, wie man sehen kann, ungleich viele Natriumionen hinaus, zu Kalium, sie pumpt 3 Na+ hinaus und im gleichen Pumpzyklus nur 2 K+ in die Zelle hinein. Damit erzeugt sie nicht nur einen Konzentrationsgradienten dieser Ionen (innen zu außen), sondern trägt auch zu einer negativen Aufladung des Zellinneren bei, da pro Pumpzyklus, im Austausch, weniger positive Ladungsträger in die Zelle zurückgelangen, als rausgepumpt werden.
Einen Bezug zum Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung kann man insofern herstellen, als dass das Erzeugen von solchen Konzentrationsgradienten über eine Zellmembran, einen beständigen Transport von Molekülen oder in diesem Fall Ionen, gegen ihren Konzentrationsgradienten erfordert (pumpen von der Seite wenig zur Seite viel), was ein aktiver Transport ist, der Energie benötigt. Von alleine oder freiwillig würde die Natrium-Kalium-Pumpe nicht laufen. Nun müssen wir nochmal in die Abbildung schauen, was es damit auf sich hat, dass sie doch läuft.
Unten sieht man, dass ATP zerfällt, zu ADP + P. Das ist der Energielieferant. ATP ist ein Energieträger in Zellen, seine Spaltung zu ADP + P setzt Energie frei (exergon). Hier treibt es die Natrium-Kalium-Pumpe an. Die Natrium-Kalium-Pumpe ist also, im Sinne des Basiskonzeptes Stoff- und Energieumwandlung, ein Beispiel für die in Zellen häufig beobachtete energetische Kopplung zwischen exergonischen Prozessen, ATP → ADP + P und endergonischen Prozessen, hier einem Pumpvorgang von Ionen, gegen ihr Konzentrationsgefälle. LG