ATP-abhängige Pumpen

ATP-abhängige Pumpen sind an Zellmembranen gebundene integrale Proteine, welche Ionen, Proteine oder andere Teilchen unter Energieverbrauch von einer Seite zur Anderen einer solchen Zellmembran befördern. Solche ATP-abhängigen Pumpen beziehen, wie der Name schon sagt, ihre Energie aus der Spaltung des universalen Energieüberträgers, dem Coenzym ATP in ADP + P.

Energie für den Transport ist nötig, da solche ATP-abhängigen Pumpen meist gegen einen Gradienten (Konzentrationsgefälle, elektrochemicher Gradient etc.) arbeiten. Würde die Arbeit entlang eines solchen Gradienten erfolgen, würden die Teilchen von allein - mögliche Ursachen könnten u.a. die brownsche Molekularbewegung oder elektrochemische Anziehungskräfte sein - die Membran passieren. Lipophile Teilchen würden die Membran einfach durchdringen können, hydrophile müssten durch Carrier- oder Tunnelproteine die Membran passieren.

Die Bindung des zu transportierenden Moleküls an solche Pumpen erfolgt nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. ATP-abhängige Pumpen sind wie Enzyme oder Carrier-Proteine substratspezifisch. Somit ist eine spezielle chemische und räumliche Struktur notwendig. Es können also nur spezielle Moleküle andocken.

Der Transport findet folgendermaßen statt:

1. Bindung des zu transportierenden Molekül an die Pumpe

2. Energiefreisetzung durch APT-Spaltung

3. Änderung der räumlichen Struktur der Pumpe (Konformationsänderung), so dass das zu transportierende Molekül auf der anderen Seite der Membran abgegeben werden kann

4. Rückbildung zum Originalzustand

Ein Beipiel für APT-abhängige Pumpen sind die Kalium-Natrium Ionenpumpen, wie sie u.a. an Axonmembranen und Darmzellen vorkommen.