Die Zellmembran kann Ionen wie Kalium und Natrium zwischen dem Inneren und dem Äußeren einer Zelle unterschiedlich verteilen. Da es in den Zellen mehr negativ geladene, nicht diffusionsfähige Proteine gibt als in interstitiellen Flüssigkeiten, trifft welche der folgenden Aussagen zu?

Die richtige Antwort ist E. Die Na+-/K+-ATPase erzeugt ein negatives elektrisches Potenzial innerhalb der Zelle. Da sich in der Zelle mehr negativ geladene, nicht diffusionsfähige Proteine befinden, gibt es in der Zelle mehr osmotisch aktive Teilchen als außerhalb. Deshalb würden die Zellen anschwellen und platzen, wenn es keinen aktiven Ionentransport aus der Zelle gäbe. Dieser aktive Transport erfolgt über die Na+/K+-ATPase. Die Konzentration der diffusionsfähigen Ionen unterliegt der Gibbs–Donnan-Gleichung. Für jedes Kationen- und Anionenpaar mit der gleichen Wertigkeit ist das Verhältnis von Außen- zu Innenkonzentration des Kations das gleiche wie das Verhältnis von Innen- zu Außenkonzentration des Anions. Anders gesagt entspricht das Produkt aus den Konzentrationen von Kation und Anion innerhalb der Zelle demjenigen außerhalb der Zelle. Da die Verteilung der positiv und negativ geladenen Ionen über der Membran asymmetrisch ist, gibt es im Gleichgewichtszustand einen elektrischen Gradienten über der Membran. Darüber hinaus pumpt die Na+-/K+-ATPase drei Na+ aus den Zellen im Austausch gegen jeweils zwei K+ in die Zellen. Dies trägt auch zum elektrischen Gradienten über der Zellmembranen bei.