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Protonenpumpe einfach erklärt

In der Biochemie versteht man unter einer Protonenpumpe Transmembranpoteine. Diese transportieren Wasserstoffionen, die positiv geladen sind und als Protonen bezeichnet werden, durch eine Biomembran. Dabei muss ein elektrochemisches Konzentrationsgefälle überwunden werden. Es ist für Sie nicht schwierig, diese Vorgänge mit dieser Erklärung zu verstehen.

Die Protonenpumpe in der Tubuluszelle der Niere ist ein chemischer Prozess.
Die Protonenpumpe in der Tubuluszelle der Niere ist ein chemischer Prozess. © Dieter_Schütz / Pixelio

So ist die Protonenpumpe in den Nieren lebenswichtig

  • Die Nieren gehören zu den Harnorganen. Zu der Hauptaufgabe gehört es, das innere Milieu der Gewebe zu regulieren, wobei die Protonenpumpe von großer Wichtigkeit ist.
  • Nachdem der Primärharn im Glomerulus erzeugt und gefiltert wurde, tropft er in den Tubulusapparat. Beachten Sie, dass im proximalen Tubulus die Protonenpumpe zum Einsatz kommt.
  • Im proximalen Tubulus findet zu 60 bis 70 % die Rückresorption statt. Vor allem Elektrolyte wie Natrium, Kalzium, Kalium, Chlorid und Bikarbonat finden durch die Resorption den Weg zurück in das Blut. Merken Sie sich, dass Glukose und die Aminosäuren bis zu 100 % zurückgewonnen werden.
  • Beachten Sie, dass über die Tubuluszellen gleichzeitig H+-Ionen, Harnsäure, Ammoniak, Harnsäure und Medikamente in den Primärharn geleitet werden.
  • Die Rückresorption von Wasser aus dem Primärharn erfolgt mit wenig Energie durch eine Protonenpumpe, die Natrium-Kalium-Pumpe. Merken Sie sich, dass dabei die Pumpe in den Tubuluszellen unter Energieverbrauch Na+ aus der Zelle in das Interstitium so lange pumpt, bis in einem umliegenden Blutgefäß die optimale Sättigung erreicht ist. Das Wasser und andere gelöste Stoffe folgen dem Natrium passiv aus dem Lumen in das Blutgefäß. Der Natriumverlust in der Tubuluszelle wird durch erneute Resorption von Na ausgeglichen und H+-Ionen in das Lumen abgegeben.
  • Wie Sie wissen, besteht Kochsalz aus Chlor und Natrium. Der passive Transport von Cl--Ionen erfolgt durch die positive Ladung des Natriumions, da es das elektrische Gegenstück im Kochsalzmolekül ist.
  • Die H+-Ionen stammen aus der Resorption vom Bikarbonat (HCO3-), das nicht direkt rückresorbiert werden kann. Daher wird zuerst das CO2 am Bürstensaum der Tubuluszelle aufgenommen und mithilfe von H2O zu Kohlensäure (H2CO3) umgewandelt, um nun in Wasserstoff-Ionen (H+) und Bikarbonat (HCO3-) aufgespalten zu werden. Merken Sie sich, dass Bikarbonat bis zu einem Schwellenwert von ungefähr 28 mmol ins Blut rückresorbiert und die H+-Ionen im Austausch gegen Na+-Ionen in den Primärharn abgegeben wird, um das Säure-Basen-Gleichgewicht im Körper zu erreichen.

So wirkt die Pumpe im Magen

  • Der Magen besteht aus verschiedenen Zellarten. Merken Sie sich, dass die Nebenzellen und die Belegzellen bei den chemischen Prozessen der Protonenpumpe beteiligt sind.
  • In den Nebenzellen wird der basische Schleim produziert, der die Schleimhaut des Magens vor den aggressiven Magensäften schützt. Beachten Sie, dass hierfür Bikarbonat notwendig ist, das von den Belegzellen in die Blutbahn abgegeben wird.
  • Die Belegzellen nehmen Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) aus dem Magen auf und wandeln dies in Wasserstoffionen (H+) und Bikarbonat (HCO3-) um.
  • Während das Bikarbonat ins Blut abgegeben wird, resorbieren die Belegzellen Chlorid-Ionen (Cl-) und schütten H+-Ionen in den Magen, die im Austausch mit K+-Ionen über die Protonenpumpe der Zelle abgegeben werden. Wie Sie aus dem Chemieunterricht wissen, entsteht aus beiden Substanzen Salzsäure (HCl). Beachten Sie, dass die K+-Ionen zum Austausch mit dem Blut gegen die Cl--Ionen benötigt werden.
  • Leiden Sie an säurebedingte Erkrankungen des oberen Gastrointestinaltraktes, wird von Ihrem Arzt häufig ein Protonenpumpenhemmer verordnet.

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