Stofftransport und Transportmechanismen Flashcards
Definition Diffusion
Diffusion (lat. diffundere für „verbreiten“, „ausgießen“) ist ein passiver, physikalischer Transportprozess, der ohne Energieaufwand zu einem Konzentrationsausgleich von Flüssigkeiten oder Gasen führt. Die Triebkraft der Diffusion ist die Eigenbewegung der Teilchen (Brownsche Molekularbewegung).
Faktoren für die Diffusionsgeschwindigkeit
Durchmesser der Moleküle
Temperatur
Konzentrationsunterschied
zu überwindene Distanz
Faktor Durchmesser von Molekülen/Ionen (Disffusionsgeschwindigkeit)
Hier gilt, dass sich kleinere Teilchen in der Regel schneller bewegen als größere.
Faktor Temperatur (Diffusionsgeschwindigkeit)
Je höher die Temperatur, desto schneller erfolgt auch eine Bewegung der Teilchen
Faktor Konzentrationsunterschiede (Diffusionsgeschwindigkeit)
je größer der Unterschied zwischen den Konzentrationen, desto schneller läuft die Diffusion ab.
Faktor Distanz (Diffusionsgeschwindigkeit)
Je größer die Distanz, desto länger dauert auch die Diffusion.
Was ist die selektive Permeabilität?
Was ist die einfache Diffusion?
Bei der einfachen Diffusion können bestimmte Moleküle die Membran ohne Probleme passieren. Es handelt sich hierbei um …
Gase, wie Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid.
kleine oder unpolare Moleküle, wie Harnstoff oder Wasser.
Sie können die Phospholipid-Doppelschicht problemlos durchqueren und zwar so lange, bis auf beiden Seiten der Membran dieselben Konzentrationen vorliegen.
Was ist die erleichterte Diffusion?
Die erleichterte Diffusion ermöglicht größeren oder geladenen Molekülen einen Durchtritt über die Membran. Das sind zum Beispiel:
Aminosäuren
Ionen
Zuckermoleküle
Hierfür sind bestimmte Proteine in der Membran eingelagert, die du als Kanal- oder Carrierproteine bezeichnen kannst. Sie erleichtern diesen Stoffen die Diffusion über die Biomembran.
Achtung! Auch hier erfolgt der Transport passiv mit dem Konzentrationsgefälle. Es ist im Gegensatz zu einem aktiven Transport keine Energie notwendig.
Was ist die Osmose?
Osmose ist ein Spezialfall der Diffusion. Es handelt sich daher auch um einen passiven Transportvorgang. Allerdings fließt hier statt der gelösten Teilchen das Lösungsmittel, in der Regel Wasser.
Hier ist immer eine Membran beteiligt, die zwei Kompartimente voneinander abgrenzt. Sie ist für das Lösungsmittel (Wasser) durchlässig, für den gelösten Stoff jedoch nicht.
Für die Osmose gilt jetzt also: Wasser diffundiert aus dem Kompartiment, an dem es höher konzentriert vorliegt (geringere Teilchenkonzentration), in das Kompartiment, in dem seine Konzentration geringer ist (höhere Teilchenkonzentration).
Definition Aktiver Transport
Hier werden Stoffe entgegen ihres Konzentrationsgefälles durch die Biomembran transportiert. Bei dem Transportvorgang ist Energie notwendig.
Funktion Carrier-Proteine
Transportproteine oder Carrier verändern ihre äußere Form, nachdem ein bestimmtes Molekül daran gebunden hat. Dadurch setzen sie das Molekül auf der anderen Membranseite wieder frei.
Funktion Uniporter
Sie transportieren eine gelöste Substanz in nur eine Richtung
Funktion Symporter
Sie befördern zwei gelöste Substanzen in dieselbe Richtung. Es findet also ein Cotransport statt.
Funktion Antiporter
Sie transportieren zwei gelöste Substanzen in entgegengesetzte Richtungen — nämlich eine in die Zelle (oder das Organell) hinein, die andere hinaus.
Definition Primär aktiver Transport
Bei einem primär aktiven Transport stammt die benötigte Energie direkt von ATP (Adenosintriphosphat). Sie wird durch die Spaltung des Energieträgers frei und steht dem Transportprotein zu Verfügung. So gelangen zum Beispiel bestimmte Ionen entgegen ihres Konzentrationsgefälles durch die Membran.
Beispiel: Natrium-Kalium-Pumpe
Die Konzentration an Kaliumionen (K+) ist im Zellinneren höher als auf der Zellaußenseite.
Die Konzentration an Natriumionen (Na+) ist hingehen auf der Zellaußenseite höher als im Zellinneren.
Die sogenannte Natrium-Kalium-Pumpe pumpt trotzdem weiter Na+-Ionen nach außen und K+-Ionen nach innen.
Definition Primär aktiver Transport
Bei einem primär aktiven Transport stammt die benötigte Energie direkt von ATP (Adenosintriphosphat). Sie wird durch die Spaltung des Energieträgers frei und steht dem Transportprotein zu Verfügung. So gelangen zum Beispiel bestimmte Ionen entgegen ihres Konzentrationsgefälles durch die Membran.
Beispiel: Natrium-Kalium-Pumpe
Die Konzentration an Kaliumionen (K+) ist im Zellinneren höher als auf der Zellaußenseite.
Die Konzentration an Natriumionen (Na+) ist hingehen auf der Zellaußenseite höher als im Zellinneren.
Die sogenannte Natrium-Kalium-Pumpe pumpt trotzdem weiter Na+-Ionen nach außen und K+-Ionen nach innen.
Definition sekundär aktiver Transport
Ein sekundär aktiver Transport verbraucht ATP nicht direkt. Stattdessen nutzt der Transportvorgang einen bereits bestehenden Konzentrationsgradienten, der zuvor von einem primär aktiven Transport aufgebaut wurde. Dabei wird eine Substanz gegen ihren Konzentrationsgradienten transportiert, indem bestimmte Ionen mit ihrem Konzentrationsgefälle durch die Membran wandern und die Substanz sozusagen ‚mitschleppen‘.
Beispiel: Aufnahme von Glucose aus dem Darm in die Zelle
Die Natrium-Kalium-Pumpe baut einen Konzentrationsgradienten von Na+-Ionen im Zelläußeren auf. Hierbei handelt es sich um einen primär aktiven Transport, bei dem Energie in Form von ATP nötig ist.
Die Glucose-Konzentration ist im Zellinnenraum höher als im Außenraum.
Die Na+-Ionen wandern nun mit ihrem Gradienten in den Zellinnenraum. Dabei treiben sie den sekundär aktiven Transport von Glucose an. Glucose bewegt sich dabei nämlich in die Zelle, also gegen ihr eigenes Konzentrationsgefälle.
Definition Zytose
Sind Partikel zu groß, um durch die Membranproteine zu passen, gibt es einen weiteren Transportmechanismus: die Zytose. Hier werden die großen Stoffe in kleinen membranumhüllten Bläschen, den Vesikeln , in die Zelle hinein oder aus ihr heraus befördert. Dieser Stofftransport findet oft bei Makromolekülen, wie Proteinen oder Mehrfachzuckern, statt.
