Bei der einfachen Diffusion können kleine, meist umgeladene Moleküle die Phospholipidschicht der Membran ungehindert passieren. Dabei handelt es sich meist um hydrophobe Moleküle, wie Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid. Je besser fettlöslich ein Molekül ist, desto leichter kann es durch die Membran durch die Membran diffundieren.
Die erleichterte Diffusion ermöglicht es auch geladenen oder polaren Substanzen die Membran mit ihrem Konzentrationsgradienten zu durchqueren. Der Transportvorgang wird hier allerdings durch Kanalproteine oder Transportproteine (Carrier) erleichtert. So können beispielsweise Aminosäuren, Ionen oder Zuckermoleküle durch die Biomembran transportiert werden.
Beim passiveen Stofftransport ist keine von außen zugeführte Energie notwendig. Die Triebkraft für den Transportvorgang stammt aus einem der Konzentrationsunterschied zwischen dem Raum innerhalb und außerhalb der Membran. Die Stoffe können nun die Biomembran passieren, und zwar immer vom Ort ihrer höheren Konzentration zum Ort ihrer niedrigen Konzentration. Du kannst auch sagen, dass sie mit ihrem Konzentrationsgradienten (Konzentrationsgefälle) wandern.
einfache Diffusion durch die Phospholipidschicht der Membran
erleichterte Diffusion durch Kanal- oder Transportproteine (Carrier)
Kanalproteine sind eine Art Tunnel. Mitt ihrer Hilfe können die zu transportierenden Moleküle durch die Membran gelangen.
Transportproteine oder Carrier verändern ihre äußere Form, nachdem ein bestimmtes Moleküle daran gebunden hat. Dadurch setzen sie das Moleküle auf der anderen Membranseite wieder frei. Ein wichtiges Beispiel ist der Glucose Transport in der Zelle. Durch so ein Carrier-Protein verläuft er nämlich viel schneller als durch eine einfache Diffusion.
Für den Transport von Wasser besitzt die Zellmembran besondere Kanalproteine, die sogenannten Aquaporine. Dadurch kann die Zelle gezielt steuern, wie viel Wasser sie aufnimmt oder abgibt. Wasser wird über die sogenannte Osmose, einem Spezialfall der Diffusion, transportiert. Hier diffundiert das Lösungsmittel in Form von Wasser nämlich selbst durch die Membran.
Bei einem aktiven Transport wird eine Substanz entgegen ihres Konzentrationgefälles durch die Membran transportiert. Dafür muss Stoffwechsel Energie aufgewandt werden.
Merke: Der aktive Transport erfolgt immer in eine bestimmte Richtung, er ist also gerichtet.
Hier gibt es drei Transportproteine, mit denen Stoffe die Membran befördert werden können:
Uniporter: Sie transportieren eine gelöste Substanz in nur eine Richtung.
Symporter: Sie befördern zwei gelöste Substanzen in dieselbe Richtung. Es findet also ein Cotransport statt.
Antiporter: Sie transportieren zwei gelöste Substanzen in entgegengesetzte Richtungen - nämlich eine in der Zelle hinein, die andere hinaus.
Bei einem primär aktiven Transport stammt die benötigte Energie direkt von ATP (Adenosintriphosphat). Sie wird durch die Spaltung des Energieträgers frei und steht dem Transportprotein zu Verfügung. So gelangen zum Beispiel bestimmte Ionen entgegen ihres Konzentrationsgefälles durch die Membran.
Ein sekundär aktiver Transport verbraucht ATP nicht direkt. Stattdessen nutzt der Transportvorgang einen bereits bestehenden Konzentrationsgradienten, der zuvor von einem primär aktiven Transport aufgebaut wurde. Dabei wird eine Substanz gegen ihren Konzentrationsgradienten transportiert, indem bestimmte Ionen mit ihrem Konzentrationsgefälle durch die Membran wandern und die Substanz sozusagen ‚mitschleppen‘.
Sind Partikel zu groß, um durch die Membranproteine zu passen, gibt es einen weiteren Transportmechanismus: die Zytose. Hier werden die großen Stoffe in kleinen membranumhüllten Bläschen, den Vesikeln , in die Zelle hinein oder aus ihr heraus befördert. Dieser Stofftransport findet oft bei Makromolekülen, wie Proteinen oder Mehrfachzuckern, statt.
Du unterscheidest zwischen zwei Transportprozessen:
Exozytose (exo = ‚außen‘)
Endozytose (endo = ‚innen‘)
Bei der Exozytose werden die zu transportierenden Stoffe über Vesikel aus dem Zellinneren ins Zelläußere befördert. Das funktioniert, indem die Membran das Vesikel mit der Plasmamembran verschmilzt. Dadurch entsteht eine Öffnung zur Zellaußenseite und das Vesikel kann seinen Inhalt nach außen abgeben. Der Golgi-Apparat ist für die Bildung von Transportvesikeln in den Zellen verantwortlich.
Das können zum Beispiel Abfall- und Nebenprodukte von Stoffwechselvorgängen oder bestimmte Enzyme wie Verdauungsenzyme sowie Neutransmitter sein.
Bei der Endozytose handelt es sich um einen Transportvorgang, bei dem eine Zelle Stoffe aus dem Zelläußeren ins Zellinnere aufnehmen kann. Das gelingt ihr, indem sie ihre Plasmamembran einstülpt, die aufzunehmenden Partikel umschließt und sich nach innen als Vesikel abschnürt.
Die Zellmembranen eukaryotischer Zellen sind aus einer Doppelschicht aus Phospholipiden aufgebaut. Sie sind nur für manche Stoffe wie kleine unpolare Moleküle oder Gase (z.B. Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid) durchlässig. Andere größere Stoffe können über spezielle Proteine (Kanal- oder Carrierproteine) die Membran passieren (= selektive Permeabilität ). Dazu zählen Aminosäuren, Ionen oder kleine Zuckermoleküle (z.B. Glucose).
Doch größere Moleküle (=Makromoleküle) wie Vielfachzucker oder Proteine, die für viele wichtige Prozesse in der Zelle benötigt werden, können die Membran nicht durchqueren. Dazu findet die Endozytose statt.
Hier unterscheidest du vor allem zwei Formen:
Pinozytose (‚zelluläres Trinken‘): Flüssigkeiten werden über die Endozytose in die Zellen transportiert.
Phagozytose (‚zelluläres Fressen‘): Bei der Phagozytose handelt es sich um die Aufnahme von Feststoffen, also großen Molekülen (Makromoleküle) oder auch ganzen Zellen wie beispielsweise Bakterienzellen.
Passiver Transport Transport
Stofftransport mit dem Konzentrationsgefälle durch die Zellmembran
Nenne und erkläre die zwei Arten des passiven Transports
Einfache Diffusion : meist umgeladene und hydrophobe Moleküle wandern durch die Membran mit ihrem Konzentrationsgradienten.
Erleichterte Diffusion: geladene und polare Moleküle wandern durch die Membran mit ihrem Konzentrationsgradienten. Dieser Vorgang wird durch Kanal- und Transportproteine (Carrier) erleichtert.
Erleichterte Diffusion findet schneller als die Einfache Diffusion statt.
Welche zwei Arten von Transportproteine gibt es bei der erleichterten Diffusion?
Kanalproteine: sind eine Art Tunnel. Mit ihrer Hilfe können die zu transportierenden Moleküle durch die Membran gelangen.
Carrier-Proteine: Transportproteine oder Carrier verändern ihre äußere Form, nachdem ein bestimmtes Molekül daran gebunden hat. Dadurch setzen sie das Molekül auf der anderen Membranseite wieder frei.
Welche drei Transportproteine gibt es bei den aktiven Transport?
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