Stoff- und Flüssigkeitstransport

Question 1

Welche spezifische Transportprozesse, die sich im mikroskopischen Bereich abspielen, unterscheidet man im Wesentlichen?

Answer 1

1. passive Transportprozesse (z. B. Diffusion, Osmose, Filtration)
2. aktive (energieabhängige Transportprozesse (z. B. aktiver Transport, Endo- und Exocytose)

Question 2

• Beschreibe den Prozess der Diffusion.
• Was ist die treibende Kraft dieses Prozesses?
• Erläutere den Unterschied zwischen freier Diffusion und erleichterter Diffusion. Nimm dabei Bezug auf Stoff, Kanalproteine, Membranporen und Carrier.

Answer 2

• Moleküle diffundieren so lange auf die Seite mit niedrigerer Konzentration, bis ein Ausgleich stattgefunden hat.
• Treibende Kraft ist ein Konzentrations-oder ein Ladungsgradient, übergreifend als elektrochemischer Gradient bezeichnet.
• Kleine Moleküle wie O2, CO2 und H2O passieren die Zellmembran ungehindert. Nährstoffe (z. B. Glukose und Aminosäuren) und Ionen können mittels membranspannenden Poren (Kanalproteine, Membranporen) oder mittels beweglichen Transportproteinen (Carrier) die Zellmembran passieren. Man spricht hierbei von erleichterter Diffusion.

Question 3

• Was ist Osmose?
• Beschreibe den Prozess der Osmose möglichst genau.
• Was ist der osmotische Druck?
• Wie wird der osmotische Druck gemessen? Was ist die SI-Einheit des osmotischen Drucks?

Answer 3

• Befindet sich zwischen zwei unterschiedlich konzentrierten Lösungen eine semipermeable Membran, die nur das Lösungsmittel aber nicht die gelösten Stoffe durchlässt, spricht man von Osmose.
• Es diffundiert so lange Wasser durch die Membran zum Ort der höheren Konzentration, bis ein Konzentrationsausgleich erreicht ist. Dabei steigt das Volumen auf der ursprünglich konzentrierteren Seite an.
• Dies ist der Druck, der auf der ursprünglich konzentrierteren Seite ausgeübt werden müsste um die Osmose rückgängig zu machen.
• Er wird in Millimeter Quecksilbersäule (mmHg) oder mit der SI-Einheit Pascal (Pa) gemessen.

Question 4

• Was passiert mit Zellen in hypertonischen (höher konzentrierten) Lösungen?
• Was passiert mit Zellen in hypotonischen (geringer konzentrierten) Lösungen?

Answer 4

• Zellen geben Wasser ab und schrumpfen.

- Zellen nehmen Wasser auf und quellen.

Question 5

• Wann spricht man von Kolloidosmotischem Druck?

- Was wirkt der Flüssigkeitsaufnahme ins Gefässinnere entgegen?

Answer 5

• Davon spricht man, wenn z. B. im Blutplasma (anders als im umgebenden Interstitium) Eiweisse gelöst sind, die nicht durch die Kapillarwand durchtreten können. Durch sie besteht ein osmotisches Druckgefälle von etwa 25 mmHg (3,3 kPa) aus dem Interstitium in Richtung Kapillarinnenraum.
• Der im Gefäss wirkende hydrostatische Blutdruck.

Question 6

• Wie gross ist der Blutdruck am Beginn der Kapillare?

- Was resultiert daraus, wenn der Blutdruck am Beginn der Kapillare grösser als der kolloidosmotische Druck ist?

Answer 6

• 37 mmHg

- Am Beginn der Kapillare erfolgt somit eine Filtration von Flüssigkeit in den interstitiellen Raum.

Question 7

Wann spricht man von Filtration?

Answer 7

Filtration ist, wenn aufgrund einer hydrostatischen Druckdifferenz Wasser und die in ihm gelösten Teilchen durch Zellmembranen oder Porensysteme gepresst werden.

Question 8

Welche aktive Transportprozesse unterscheidet man?

Answer 8

• aktiver Transport, Endo- und Exozytose

Question 9

• Was versteht man unter aktivem Transport?

- Welche Rolle spielt dabei ATP?

Answer 9

• Transport von Stoffen durch die Zellmembran mithilfe eines Energie verbrauchenden Transportsystems (Transport-ATPase).
• ATP dient hier als universeller Brennstoff.

Question 10

• Wozu dient aktiver Transport?
• Wer übernimmt diese aktiven Transportprozesse?
• In welche Richtungen kann der gekoppelte Transport von Stoffen erfolgen (Fachbegriffe nötig!)?

Answer 10

• Dieser Transportprozess kann eine Substanz gegen ein Konzentrationsgefälle durch die Membran befördern.
• Spezialisierte Proteine der Zellmembranen.
• A) In dieselbe Richtung (Symport), B) in die entgegengesetzte Richtung (Antiport)

Question 11

Wie werden grosse Moleküle wie z. B. Proteine durch die Zellmembranen transportiert?

Answer 11

Durch vesikulären Transport in die Zelle (Endozytose) oder aus der Zelle heraus (Exozytose).

Question 12

• Beschreibe kurz den Prozess bei der rezeptorvermittelten Endozytose.
• Wie nennt man diesen Prozess auch noch und von was ist die Namensgebung abhängig?
• Beschreibe kurz den Prozess der Exozytose.
• Was benötigen Endo- sowie Exozytose unbedingt?

Answer 12

• Über membranständige Rezeptoren an der Aussenseite der Zellmembran werden Stoffe gebunden, von Teilen der Plasmamembran umschlungen und als membranumschlossenes Vesikel ins Zellinnere abgegeben.
• In Abhängigkeit von der Grösse der aufgenommenen Partikel spricht man auch von Pinozytose und Phagozytose.
• Zelleigene Syntheseprodukte gelangen in membranumschlossenen Vesikeln an die Innenseite der Plasmamembran und durch Verschmelzung mit ihr gelangen die Syntheseprodukte in den Extrazellularraum.
• ATP