Biomembran Aufbau, Funktion und Stofftransport: Passiv vs. Aktiv

Biomembran (Flüssig-Mosaik-Modell)

Aufbau

Funktion der Biomembran

Die Hauptfunktion ist der Stofftransport von Nährstoffen und Abfallstoffen zwischen dem Zellinneren und der Umgebung (von außen nach innen und umgekehrt).

Stofftransport durch die Biomembran

Passiver Stofftransport

• Erfolgt entlang des Konzentrationsgefälles (von hoch nach niedrig).
• Keine Energie notwendig.

Einfache Diffusion

• Beinhaltet Osmose.
• Ist langsam und für manche Stoffe nicht passierbar (z.B. nur O₂/ CO₂).

Erleichterte Diffusion

Erfolgt mithilfe von Transportproteinen:

Kanäle

• Transportieren z.B. H₂O (Aquaporine).
• Tunnelproteine sind nur für bestimmte Moleküle und Ionen durchlässig (abhängig von Größe und Art).
• Öffnen sich auf bestimmte Signale (Hormone, Reize).

Carrier (Transporter)

• Spezifisch für bestimmte Moleküle.
• Besitzen eine Bindungsstelle für das spezifische Molekül.
• Verändern ihre Struktur nach Bindung.
• Manche Carrier können zwei Moleküle transportieren.

Aquaporine

• Selektiv für Wassermoleküle.
• Ermöglichen einen schnellen Wassertransport zur Regulierung des Wasserhaushalts.

Aktiver Stofftransport

• Erfolgt gegen das Konzentrationsgefälle (zum Anreichern von Molekülen oder Ionen).
• Energieabhängig (ATP-Verbrauch).
• Benötigt Transportproteine.

Primärer aktiver Transport

• Energie wird direkt für den Transport des Substrats verwendet (z.B. für das Anheften oder Ablösen des Substrats).

Versionen des primären Transports

• Uniport: Transport von einem Teilchen.
• Symport: Transport von zwei Teilchen in die gleiche Richtung.
• Antiport: Transport von zwei Teilchen in entgegengesetzte Richtungen.

Sekundärer aktiver Transport

• Energie ist notwendig, um einen Ionen-Gradienten aufzubauen (z.B. Na⁺-Konzentration für Glukosetransport).
• Beim Ausgleich dieses Gradienten werden die Substrate mit transportiert.

Version des sekundären Transports

• Pumpe (im Kontext der Gradientennutzung).

Enzyme

Was ist ein Enzym?

• Ein Protein, das biochemische Reaktionen katalysiert (Beschleunigung durch Herabsetzen der Aktivierungsenergie einer Reaktion).

Aufbau von Proteinen

• Alle Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaut (es gibt 20 verschiedene; essenzielle Aminosäuren müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, andere kann der Körper synthetisieren).
• Ein Polypeptid mit mehr als 50 Aminosäuren wird als Protein bezeichnet (es gibt über 10.000 verschiedene Proteine).

Funktionen von Proteinen

• Steuern den Stoffwechsel.
• Transportieren Sauerstoff als Blutfarbstoff Hämoglobin.
• Vermitteln Informationen als Hormone.
• Bekämpfen Krankheitserreger als Antikörper.
• Ermöglichen Bewegung.
• Bilden Gerüststoffe.

Struktur und Wirkungsweise von Enzymen

Glukoseaufnahme ins Blut