Energieumwandlung (ATP/ADP) am Beispiel der Natrium-Kalium-Pumpe?
Hallo, ich brauche eure Hilfe kann mit jemand bitte den Ablauf am Beispiel der Natrium-Kalium-Pumpe erklären ?
über Hilfe würde ich mich sehr freuen 😥🙏🏻
1 Antwort
Hi,
sind das etwa Hausaufgaben ;)
1.) Die Abb. zeigt den Reaktionszyklus der "Na+/K+-austauschenden ATPase" oder einfach Natrium-Kalium-Pumpe, die Ionen, unter ATP-Verbrauch, durch die Plasmamembran transportiert. Die Beladung des Proteins (Pumpe) erfolgt auf der cytosolischen (Zellinnen-)Seite mit Natrium-Ionen (Nr.1, Kugel). Die Natrium-Kalium-Pumpe wird angetrieben, mittels Energie aus der Hydrolyse von ATP (Nr.2 ATP ---> ADP), wird dabei selbst phosphoryliert (Nr.2 "P") und macht dann eine Konformationsänderung ("umklappen"), wodurch die beladenen Natrium-Ionen aus der Zelle heraustransportiert werden (Nr.3). Anschließend erfolgt eine Beladung auf der Zellaußenseite mit Kalium-Ionen (Nr.4+5 Quadrate) und eine Dephosphorylierung des Proteins, welches beim "Zurückschnappen" in die alte Konformation, die Kalium-Ionen in die Zelle hineintransportiert. Damit ist ein Reaktionszyklus der Natrium-Kalium-Pumpe durchlaufen (Nr. 6) und ein erneuter Zyklus kann beginnen (Nr.1, u.s.w.).
Kritik für ggf. Bonus-Punkte: Die Abb. ist zwar absichtlich vereinfacht, damit man das Funktionsprinzip der Natrium-Kalium-Pumpe versteht, leider etwas zu stark und daher fehlerhaft. Die Abb. unterschlägt, dass je Zyklus, ungleich viele Natrium-Ionen (3 Stück) aus der Zelle heraustransportiert und im Gegenzug nur 2 Kalium-Ionen hineintransportiert werden. Weil mehr positive Ladungsträger (3 Na+-Ionen) hinaustransportiert, als hineintransportiert werden (2 Ka+-Ionen), trägt das dazu bei, dass eine ungleiche Ladungsverteilung an der Zellmembran entsteht (innen negativer, außen positiver). Die Pumpe ist also nicht elektrisch neutral, sondern "elektrogen", sie sorgt absichtlich für diese ungleiche Verteilung von Ladungsträgern. Diese Funktion darf man bei einem Modell eigentlich nicht unterschlagen. Es müssten also eigentlich pro Zyklus 3 Kugeln (Natrium-Ionen) sein, statt eine, die hinaustransportiert werden und zwei Quadrate (Kalium-Ionen), die im Gegenzug hineintransportiert werden. Eine relativ einfache Verbesserung, die man vorschlagen könnte. Das ist aber nur für 1+.
2.) Außerhalb der Zelle ist die Natrium-Konzentration viel höher als innen, daher werden Natrium-Ionen gegen ihr Konzentrationsgefälle hinaus transportiert. In der Zelle ist die Kalium-Konzentration viel höher als außen, daher werden Kalium-Ionen ebenfalls gegen ihr Konzentrationsgefälle hinein transportiert, von niedrig nach hoch. Es entsteht also nicht nur ein elektrisches Gefälle (Gradient), wegen des Pumpens ungleich vieler positiver Ladungsträger, in gegensätzliche Richtungen, sondern auch jeweils ein chemisches Gefälle, ein chemischer Gradient, in Bezug auf die Natrium-Konzentration: innen niedrig/außen hoch und in Bezug auf die Kalium-Konzentration: innen hoch/außen niedrig, so dass man auch von einem elektro-chemischen Gradienten spricht, den die Pumpe aufrechterhält.
Der Aufbau einer solchen ungleichen Verteilung von Natrium- und Kalium-Ionen ist ein allgemeines Merkmal lebender Zellen. Sterben Zellen, bleiben die Natrium-Kalium-Pumpen stehen und die Gradienten können nicht mehr aufrechterhalten werden. Sie gleichen sich aus. Das Transporgeschehen, welches sie aufrechterhält, würde nicht freiwillig ablaufen, sondern benötigt Energie (Stichwort: "aktiver Transport" gegen ein Konzentrationsgefälle) und daher stellt der Organismus diese Energie, zeitlebens, in Form von ATP, bereit. Gruß
wow ... vielen Dank, sehe gerade das ich zwei Punkte falsch habe Danke !!
sorry, ich habe nichtmals diese eine Seite :/ entweder frag den Fragensteller oder stell deine Frage (mit einer Seite) hier ins Forum. LG
Guten Tag. Ich habe die selbe Seite. Ich habe noch ein paar Seiten. Aber ich kann die nicht lösen. Falls sie die anderen Seiten auch haben, können sie bitte zu mir die antworten schicken. Wenn ich die mache mein Lehrer wird mir positives Eintrag geben