Passiver Transport durch die Biomembran

Der passive Transport durch die Biomembran erfolgt ohne Energieaufwand entlang des Konzentrationsgradienten. Es gibt drei Hauptformen:

Einfache Diffusion

Bei der einfachen Diffusion bewegen sich Teilchen ungerichtet von Bereichen höherer zu niedrigerer Konzentration, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.

Definition: Einfache Diffusion ist der ohne äußere Einwirkung eintretende Ausgleich von Konzentrationsunterschieden.

Der Ablauf erfolgt in drei Schritten:

1. Viele Teilchen bewegen sich ungerichtet auf der Seite der höheren Konzentration.
2. Teilchen treffen zufällig auf die Biomembran und gelangen zur Seite der niedrigeren Konzentration.
3. Der Prozess endet im Diffusionsgleichgewicht, wenn auf beiden Seiten gleich viele Teilchen vorhanden sind.

Kanalvermittelte Diffusion

Die kanalvermittelte Diffusion ermöglicht vielen Substanzen eine schnellere Diffusion durch spezielle Kanalproteine.

Highlight: Kanalproteine fungieren als Diffusionshelfer, indem sie Teilchen nach Größe und chemischen Eigenschaften auswählen und den Prozess kontrollieren.

Ein wichtiges Beispiel für kanalvermittelte Diffusion ist die Osmose:

Example: Bei der Osmose diffundieren Wassermoleküle durch Aquaporine, spezielle Membranproteine, die pro Sekunde bis zu 3 Millionen Wassermoleküle durchlassen können.

Kanalvermittelte Diffusion mit gesteuertem Ionenkanal

Diese Form der Diffusion ermöglicht es auch größeren Molekülen, die Membran zu durchqueren. Die Kanalproteine können durch chemische oder elektrische Signale geöffnet oder geschlossen werden.

Example: Ionenkanäle sind röhrenförmige Proteinkomplexe in der Zellmembran, die selektiv verschiedene Ionen wie Natrium oder Kalium durchlassen. Sie werden durch benachbarte Erregung aktiviert.

Carriervermittelte Diffusion

Bei der carriervermittelten Diffusion werden Moleküle durch spezielle Transportproteine über die Membran befördert.

Vocabulary: Transportproteine binden die zu transportierenden Moleküle an passgenaue Bindestellen und ändern ihre Faltungsstruktur, um das Molekül auf die andere Seite zu befördern.

Wichtige Merkmale des passiven Transports:

• Es wird keine Energie verbraucht.
• Der Transport verläuft entlang des Konzentrationsgradienten.
• Es handelt sich um einen Diffusionsprozess.

Aktiver Transport durch die Biomembran

Der aktive Transport durch die Biomembran erfordert Energie und kann Moleküle entgegen des Konzentrationsgradienten befördern. Es gibt zwei Hauptformen:

Primär aktiver Transport (Uniport)

Beim primär aktiven Transport wird ein einzelnes Molekül durch Bindung an ein Transportprotein befördert.

Highlight: Der primär aktive Transport ist unmittelbar mit dem Energieträger ATP (Adenosintriphosphat) verknüpft, dem universellen und unmittelbaren Energielieferanten in Zellen.

Sekundär aktiver Transport (Symport oder Antiport)

Der sekundär aktive Transport ermöglicht den gleichzeitigen Transport von zwei Molekülen durch die Biomembran.

Definition: Beim sekundär aktiven Transport wird ATP nur indirekt zum Aufbau eines Konzentrationsgradienten bei anderen Molekülen genutzt. Dieses Gefälle liefert dann die Energie für den sekundären Transport.

Es gibt zwei Varianten des sekundär aktiven Transports:

1. Symport: Zwei Moleküle oder Ionen werden in die gleiche Richtung durch die Membran transportiert.
2. Antiport: Zwei Moleküle oder Ionen werden in entgegengesetzte Richtungen durch die Membran transportiert.

Wichtige Merkmale des aktiven Transports:

• Es wird Energie verbraucht bzw. angewendet.
• Der Transport verläuft entgegen des Konzentrationsgradienten der Biomembran.
• Es wird immer nur ein Molekül auf die Seite der höheren Konzentration befördert.

Highlight: Der Vergleich von aktivem und passivem Transport zeigt, dass aktive Transportmechanismen es Zellen ermöglichen, Stoffe auch gegen Konzentrationsgradienten zu bewegen, was für viele lebenswichtige Prozesse unerlässlich ist.