Die Biomembran ist eine fundamentale Struktur in biologischen Systemen, die für den kontrollierten Stofftransport durch Biomembran verantwortlich ist.
Die Zellmembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht mit integrierten Proteinen, die verschiedene Transportvorgänge ermöglichen. Der passive Transport erfolgt ohne Energieaufwand entlang eines Konzentrationsgradienten, während der aktiver Transport Energie in Form von ATP benötigt und gegen einen Konzentrationsgradienten arbeitet. Ein wichtiges Beispiel für den aktiven Transport ist die Natrium-Kalium-Pumpe, deren Funktion essentiell für die Aufrechterhaltung des Membranpotentials ist. Bei jedem Pumpzyklus werden drei Natrium-Ionen aus der Zelle und zwei Kalium-Ionen in die Zelle transportiert, wodurch ein elektrochemischer Gradient entsteht.
Die zelluläre Transportvorgänge lassen sich in verschiedene Mechanismen unterteilen: Die einfache Diffusion ermöglicht kleinen unpolaren Molekülen den direkten Durchtritt durch die Membran, während die erleichterte Diffusion durch spezielle Transportproteine vermittelt wird. Der primär aktive Transport wie bei der Natrium-Kalium-Pumpe nutzt direkt die Energie aus der ATP-Hydrolyse. Beim sekundär aktiven Transport wird der durch die Na+/K+-Pumpe aufgebaute Gradient als Energiequelle genutzt. Diese Transportmechanismen sind besonders wichtig in Organen wie der Niere, wo sie die Grundlage für die Reabsorption von Ionen und anderen Substanzen bilden. Experimentell lassen sich diese Vorgänge durch verschiedene Versuche wie den Rotkohlversuch demonstrieren, der die Durchlässigkeit von Biomembranen visualisiert. Die Blockade der Natrium-Kalium-Pumpe, beispielsweise durch spezifische Inhibitoren, führt zu schwerwiegenden Störungen der Zellfunktion und des Ruhepotentials.
