Zellverbindungen und Passiver Transport durch Membranen

Interzelluläre Zellverbindungen: Drei Arten

Desmosomen

Spezifische Verbindungen, die einen großen Interzellulärraum aufweisen. Sie verankern Zellen, ohne den interzellulären Raum zu blockieren. Sie bestehen aus zwei scheibenförmigen Strukturen des Zytoskeletts aus Keratinfilamenten, eine in jeder Zelle, die durch transmembranöse Proteine verbunden sind.

Tight Junctions

Halten keinen Interzellulärraum. Sie werden von Proteinmolekülen gebildet, die in transmembranösen Reihen angeordnet sind und die Plasmamembranen miteinander verschmelzen. Die Verbindung wird durch interzelluläre Filamentproteine verstärkt.

Gap Junctions

Ermöglichen den interzellulären Austausch, aber nur über kleine Räume, die die Kommunikation und den Austausch zytoplasmatischer Moleküle ermöglichen. Sie bestehen aus 2 Connexonen (röhrenförmige Strukturen aus transmembranösen Proteinen), die die Plasmamembran durchqueren und sich mit einem Connexon der benachbarten Zelle verbinden.

Passiver Transport durch Membranen

Die Lipiddoppelschicht ermöglicht die Passage apolarer Substanzen (z.B. Lipide). Substanzen geringer Polarität (z.B. Glucose) können langsam passieren. Sie bietet eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen polare Substanzen (z.B. Ionen, umgeben von Wassermolekülen). Proteine ermöglichen die Passage ausgewählter polarer Substanzen, Art, Menge und Zeitpunkt der Passage werden kontrolliert. Dies ist die selektive Durchlässigkeit.

Es gibt 2 Transportmodi durch die Membran: Passiver Transport (ohne Energieverbrauch) und Aktiver Transport (mit Energieverbrauch).

Passiver Transport

Spontane Diffusion durch die Membran, entlang eines Gradienten. Die Substanz bewegt sich von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration.

Gradiententypen

• Konzentrationsgradient: Wenn die Konzentration innerhalb und außerhalb unterschiedlich ist.
• Elektrischer Gradient: Wenn die elektrischen Ladungen unterschiedlich sind.
• Elektrochemischer Gradient: Wenn Konzentrationen und Ladungen unterschiedlich sind.

Einfache Diffusion

Kleine Moleküle passieren entlang des Gradienten. Schneller, wenn die Moleküle kleiner sind und die Konzentrationsdifferenz größer ist (höherer Gradient).

Diffusion durch die Lipiddoppelschicht

Apolare fettlösliche Moleküle, schwach polare Moleküle und Moleküle mit geringem Molekulargewicht passieren. (Wasserdiffusion, Osmose)

Diffusion durch Kanäle

Erfolgt durch Kanalproteine. Ionen wie Na+, K+ usw. passieren. Bedingungen für Ionenkanäle: Transmembranöse Proteine mit Kanälen, die normalerweise geschlossen sind. Die Öffnung erfolgt, wenn sich die elektrische Spannung (Membranpotential) ändert oder wenn bestimmte Substanzen an Rezeptoren auf dem Kanalprotein binden.

Erleichterte Diffusion

Erfolgt durch spezifische transmembranöse Proteine für jedes Substrat, die es je nach Gradienten in die Zelle hinein oder aus ihr heraus transportieren. Sie werden auch Permeasen genannt. Sie unterscheidet sich von der einfachen Diffusion, da sie eine höhere Spezifität aufweist und den Transport größerer Moleküle ermöglicht. Sie hängt nicht nur von der Substratkonzentration ab, sondern auch vom Sättigungsgrad der Permeasen.