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Lexikon der Ernährung: Ca2+-ATPasen

Ca2+-ATPasen, Calciumpumpen, E Ca2+-ATPases, in der Plasmamembran aller Eukaryonten vorkommende Enzyme, die Ca2+-Ionen aus dem Cytosol herauspumpen. Die dafür erforderliche Energie wird durch ATP-Hydrolyse bereitgestellt. Die cytosolische Ca2+-Konzentration ist mit ca. 10–7 M im Vergleich zum extrazellulären Raum (~10–3 M) und endoplasmatischen Reticulum (ER) relativ hoch. Wenn durch ein Signal Calciumkanäle in einer Membran geöffnet werden und Ca2+-Ionen als sekundären Boten freisetzen, erfolgt durch die drastische Erhöhung der Ca2+-Konzentration eine Aktivierung der Ca2+-A. Die Plasmamembran und das ER (sarkoplasmatisches Reticulum in der Muskelzelle) enthalten jeweils eine P-Ca2+-A. Auf der cytoplasmatischen Seite werden zwei Ca2+-Ionen mit hoher Affinität gebunden, dadurch wird gleichzeitig die ATP-Bindungsstelle aktiviert und lagert ein Molekül ATP an. Durch die anschließende ATP-Hydrolyse kommt es zu einer Konformationsänderung der Ca2+-A., wodurch zwei Ca2+-Ionen über einen Kanal durch die Membran geschleust und nur mit geringer Affinität an der extraplasmatischen Seite der Ca2+-A. gebunden werden. Nach Abgabe der Ca2+-Ionen in das Lumen des sarkoplasmatischen Reticulums wird in einem Folgeschritt der Phosphatrest vom Translokator abgespalten, wodurch dieser in die ursprüngliche Konformation zurückgeführt wird. Muskel- und Nervenzellen besitzen eine zusätzliche Ca2+-A., die den Ausstrom von Ca2+-Ionen mit dem Einstrom von Na+-Ionen koppelt. Eine solche Ca2+ / Na+-Pumpe hat eine vergleichsweise niedrige Affinität für Ca2+-Ionen, so dass es erst durch einen cytosolischen Anstieg der Ca2+-Konzentration auf das Zehnfache des Standardwertes, wie es bei wiederholter Stimulierung von Muskel- bzw. Nervenzellen der Fall ist, zum Austausch kommt. Calmodulin.

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