Stofftransport durch Biomembranen: Mechanismen und Prozesse

Stofftransport durch die Biomembran

Aktiver Transport

Die Zelle muss dafür Energie aufwenden, da der Transport gegen das Konzentrationsgefälle erfolgt.

Primär aktiver Transport

Dieser Transport ist direkt mit energetischen Vorgängen verbunden. Unter ATP-Verbrauch werden Protonen und Ionen durch die Zytoplasmamembran aus der Zelle gepumpt.

Sekundär aktiver Transport

Moleküle werden durch Symport oder Antiport transportiert. Dabei wird die Energie eines passiv transportierten Teilchens genutzt, um ein zweites Substrat zu transportieren.

Endozytose und Exozytose: Vesikeltransport

Diese Prozesse ermöglichen den Transport größerer Moleküle oder Partikel in die Zelle hinein (Endozytose) oder aus der Zelle heraus (Exozytose) mithilfe von Vesikeln.

• Endozytose: Aufnahme von Stoffen in die Zelle durch Vesikelbildung.
• Exozytose: Abgabe von Abfallstoffen oder Sekreten aus Drüsenzellen durch Verschmelzung von Vesikeln mit der Zellmembran.

Passiver Transport

Die Zelle muss dafür keine Energie aufwenden, da der Transport immer in Richtung des Konzentrationsgefälles erfolgt.

Der Carrier ist ein integrales Protein in der Biomembran, das den spezifischen Transport von Substanzen ermöglicht. Da er die Substanzen "trägt", wird er auch als "Trägerprotein" bezeichnet.

Verschiedene Carrier-Arten

• Uniport: Transportiert nur ein Molekül.
• Symport: Transportiert zwei Moleküle in die gleiche Richtung.
• Antiport: Transportiert Moleküle in verschiedene Richtungen.

Kanäle sind ebenfalls integrale Proteine, die wie Tunnel geformt sind und den Fluss von Substanzen ermöglichen. Aquaporine sind spezifische Kanäle für Wassermoleküle.

Diffusion

Moleküle in der Luft oder in einer Flüssigkeit befinden sich in konstanter Bewegung, die bei steigender Temperatur zunimmt. Diffusion wird auch als selbstständige Durchmischung bezeichnet. Die Geschwindigkeit ändert sich je nach Größe der Teilchen und der Umgebung (Luft, Wasser, Temperatur).

Osmose

Osmose ist die Diffusion des Wassers durch eine selektiv permeable (semipermeable) Membran. Sie wird auch als behinderte Diffusion bezeichnet.

Gemeinsamkeiten von Diffusion und Osmose

• Hängen von der Temperatur ab.
• Können durch mechanische Wege beschleunigt werden.

Unterschiede zwischen Diffusion und Osmose

• Osmose erfordert eine semipermeable Membran.
• Bei Osmose können sich die gelösten Stoffe nicht vermischen (nur das Lösungsmittel).

Plasmolyse

Plasmolyse ist die Reduktion des Protoplasten einer Pflanzenzelle, bei der sich die Plasmamembran von der Zellwand ablöst.

Deplasmolyse

Deplasmolyse ist die Wiederherstellung nach einer Plasmolyse. Wasser tritt in die Zelle ein, der Protoplast vergrößert sich und legt sich wieder an die Zellwand an.