Transportvorgänge in der Zellmembran
Proteine sorgen für Austausch, Kommunikation und Transport. Im folgenden Kapitel werden die Transportmöglichkeiten durch die ZellMembran erläutert.
Kleine Moleküle können mittels Diffusion durch die Membran treten (Kohlenstoffdioxid, Harnstoff,...).
Merke
Diffusion: gleichmäßiges Ausbreiten von Teilchen aufgrund der thermischen Eigenbewegung
(Beispiel: Parfümmoleküle in der Luft oder Farbmoleküle in Wasser)
Beim Austausch von Flüssigkeitsmolekülen durch eine semipermeable Membran (Osmose) werden ebenfalls keine Proteine beteiligt. Die Porengröße der Membran ist ausreichend, um kleinen Partikeln wie Ionen oder Wassermoleküle einen ungehinderten Durchlass zu gewähren
Merke
Osmose: Nettofluss von Wasser durch eine semipermeable Membran
Hinweis
Der Prozess der Osmose ist ein zentrales Instrument in der Biologie. Sie finden es z.B. bei der Plasmolyse aber auch bei den Stoffwechselprozessen Lichtreaktion der Fotosynthese und Atmungskette/ATP-Synthese.
Größere Biomoleküle oder Ionen müssen mit Hilfe von Proteinen in das Zellinnere transportiert werden.
Stofftransport durch die Zellmembran
Aktiver Transport benötigt Energie in Form von z.B. ATP. Beim passiven Transportvorgang ist kein Energieverbrauch nötig.
Der aktive Transport ermöglicht die Bewegung von Ionen oder Biomolekülen entgegen des Konzentrationsgefälles
Carrierproteine
- transportieren Moleküle durch die Membran
- selektiver Transport: Carrier ist dem zu transportierenden Molekül angepasst
- aktiver oder passiver Transport möglich
- Beispiel: Na+-K+-Pumpe (Nervensystem), Glukosetransporter (Zuckeraufnahme in die Zelle)
Tunnelproteine/Kanäle
- transportieren Moleküle durch die Membran
- immer passiver Transport
- selektiver Transport: Kanal ist dem zu transportierenden Molekül angepasst
- Beispiel: spannungsabhängige Natrium- oder Kaliumkanäle der Nervenzelle
Rezeptoren
- Informationsvermittlung zwischen "Aussen" und "Innen"
- Signalmolekül (Ligand z.B. ein Peptidhormon) bindet an die Außenseite der Zelle an das Rezeptorprotein. Die Information wird durch eine Reaktion des inneren Teils in das Zellinnere übertragen.
- Beispiel: second-messenger-Prinzip im Hormonsystem oder Aufnahme der Neurotransmitter von den Rezeptoren der postsynaptischen Membran
Strukturproteine
- erhalten die Zelle in bestimmter Form
- Beispiel: Verankerung des Cytoskeletts in der Membran
Kommunikationsproteine
- dienen der Zell-Zell-Interaktion
- z.B. bei Gewebsbildung aber auch bei Immunabwehr (welcher Marker ist eigen, welcher ist fremd?)
- in der Regel Glykoproteine, also Proteine mit hohem Kohenhydratanteil
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