Primärer aktiver Transport

Im Gegensatz zum passiven Transport nutzt der primäre aktive Transport die Energie der ATP-Hydrolyse, um Ionen gegen ihre elektrochemischen Gradienten zu transportieren.

Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein solches Transmembranprotein, dessen extrazelluläre Seite geschlossen und seine intrazelluläre Region offen und mit einem ATP-Molekül assoziiert ist. In dieser Konformation hat der Transporter eine hohe Affinität zu Natriumionen, die im Zytoplasma vorhanden sind. Drei dieser Ionen dringen also von der zytosolischen Seite ein und binden an die Pumpe.

Eine solche Bindung ermöglicht es ATP, eine seiner Phosphatgruppen auf den Transporter zu übertragen und die Energie bereitzustellen, die benötigt wird, um die intrazelluläre Seite der Pumpe zu schließen und sich zur extrazellulären Region hin zu öffnen.

Diese neue Konformation verringert die Affinität der Pumpe zu Natriumionen, so dass sie in den extrazellulären Raum abgegeben werden, erhöht jedoch ihre Affinität zu Kalium, so dass sie zwei in der Umgebung vorhandene Kaliumionen binden kann.

Die Phosphatgruppe auf dem Transporter löst sich dann ab, wodurch sich ein neues ATP-Molekül mit der intrazellulären Seite der Pumpe verbinden kann. Die Pumpe öffnet sich und lässt die Kaliumionen in die Zelle austreten, wodurch der Transporter wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt und der Kreislauf von vorne beginnt.