Abläufe an der Natrium-Kalium-ATPase

Abläufe an der Natrium-Kalium-ATPaseEin Zyklus an der Natrium-Kalium-ATPase läuft wie folgt ab:

Der Antiporter befindet sich im nach extrazellulär hin geschlossenen, aktivierbaren Zustand. Diese sogenannte Endoform besitzt hochaffine Bindungsstellen für drei Na^+-Ionen

Unter Anwesenheit von intrazellulären Mg²⁺-Ionen diffundieren drei Na⁺-Ionen zu ihren zytosolischen Bindungsstellen der α-Untereinheit. Weiterhin wird ein Molekül ATP gebunden.

Unter ATP-Verbrauch kommt es zur Autophosphorylierung eines Aspartatrests der α-Einheit. ADP wird dabei vom Phosphatrest abgespalten. Der Phosphatrest verbleibt in der Bindungsstelle.

Die dabei frei gewordene Energie führt zu einer Konformationsänderung des Antiporters: Er ist nach intrazellulär geschlossen, nach extrazellulär offen. Diese sogenannte Exoform hat eine verminderte Affinität für Na⁺-Ionen und eine höhere Affinität für K⁺-Ionen.

Die Na⁺-Ionen diffundieren aus den Bindungsstellen in den Extrazellularraum.

Zwei K⁺-Ionen diffundieren an die passenden extrazellulären Bindungsstellen.

Die Bindung führt zur Dephosphorylierung mit Konformationsänderung der Na-K-ATPase. Der Antiporter ist wieder nach Außen hin geschlossen und nach Innen hin geöffnet (Endoform).

Die unphosphorylierte Pumpe hat eine geringere Affinität für K⁺-Ionen, weshalb diese den Antiporter in das Zytoplasma verlassen.

Das Enzym steht wieder in seiner Ausgangsstellung bereit.

Autor: Janica Nolte, DocCheck, adaptiert von “Sodium-Potassium Pump”, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates; lizenziert unter CC BY-NC-SA 3.0