Als Ionenpumpen werden in der Biochemie und Physiologie Transmembranproteine bezeichnet, die den Transport bestimmter Ionen durch eine biologische Membran regulieren. Die Lipiddoppelschicht biologischer Membranen ist für geladene Moleküle, also auch für Ionen, undurchlässig. Der Transport über Ionenpumpen ist einer der spezifischen Mechanismen, um einen regulierten Austausch von Ionen durch die Membran zu gewährleisten bzw. um die Konzentrationsunterschiede der Ionen zwischen den beiden Seiten der Membran aufrechtzuerhalten.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Arten von Ionenpumpen.

• Zum einen die Pumpen des aktiven Transports, bei denen unter Hydrolyse von ATP zu ADP bestimmte Ionen entgegen ihren jeweiligen Konzentrationsgradienten transportiert werden. Ein Beispiel dafür ist die Natrium-Kalium-Ionenpumpe (ATPase), die das Ruhepotential in den Nervenzellen aufrecht erhält.

• Als zweiten Typ von Ionenpumpen bezeichnet man Transmembranproteine, welche Ionen entlang eines Konzentrationsgradienten durchlassen und dabei ADP zu ATP umwandeln und so die Energie des Gradienten ausnutzen. Auf diese Weise wird zum Beispeiel bei der ATP-Synthase in den Mitochondrien unter Ausnutzung eines Protonengradienten ATP aus ADP synthetisiert.

Ein weiterer Mechanismus für den Ionenaustausch durch Membranen ist die Diffusion durch Ionenkanäle. Dabei kommt es zu keinem (oder keinem nennenswerten) Energiegewinn oder Verlust. Der Transport lässt sich jedoch trotzdem über das Öffnen und Schließen der Kanäle regulieren.

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Ion pump (biology)