VL 2: Membrantransport Flashcards
Exocytose
- Transport von großen Molekülen oder Partikeln in den extrazellulären Raum
- ein Vesikel fusioniert mit der Plasmamembran und entläasst den inhalt
Endocytose
- Außenmembran faltet sich nach innen
- fängt Material aus dem extrazellulären Bereich
Pflanzenmembranen und ihre Transportfunktioen
- Diffusion
- aktiver und passiver Transport
- Kanäle
- Carriers
- Pumpen
- Symport
- Antiiport
- Primär- und sekundäraktiver Transport
Flüssig-Mosaik-Membran Modell
- Lipiddoppelschicht zur Trennung wässriger Milieus
- amphipatische Eigenschaft der Lipide
- Lipide: hydrophiler und hydrophober Anteil
- Proteine: inenrhalb membran hydrophob, polare Anteile nach außen
Organisation der amphipatischen Lipidmoleküle in der Membrandoppelschicht
- KH meistens Galaktose
Funktionen der Membran
- Kompartimentierung
- Selektive Permeabilität
- Import/Export
- Energieerzeugung
- Wahrnehmung und Weiterleitung v. Signalen
- Turgor
Kompartimentierung
- Schaffunf von Reaktionsräumen
- Vereinigung v. Reaktionspartnern und Trennung von unerwünschten Substanzen
- Vermeidung nutzloser Zyklen und Möglichkeit v. gegenläufigen Prozessen
- z.B. Stärkesynthes im Amyloplasten
- gleichzeitig Glykolyse im Zytoplasma
Selektive Permeabilität
- Aufnahme und Ausschleusen von Substanzen durch Membran
- ergibt sich aus den verfügbaren Transportsystemen (integrale Membranproteinen)
Import/Export
- von Mineralien und Ausschuss von Abfall Produkten
- Transport von Metaboliten und Proteinen
- anderer Materialtransport in Vesikeln
Energieerzeugung - Aufbau von Proteonengradienten
- Umwandlung von Sonnenenergie in biologisch verwertbare Energie
- ATP Gewinnung durch mitochondriale Respiration
Wahrnehmung und Weiterleitung von Signalen
- Signaltransduktion
- CA2+ Import/Export in Cytoplasma
- Vermittlung von Signalen für Wachstum und Entwicklung auszubreiten
Turgor
- positiver Druck auf die ZW
- Struktur und Festigkeit der Pflanze
Permeabilität der Membran, welche Substanzen können passieren?
Diffusion gelöster Substanzen, Passiver Transport
- Diffusion einer gelösten Substanz
- Nettobewegung vom Bereich höherer zu dem Bereich niedriger Konzentration
- entlang Konzentrationsgradienen
- Diffusion zweier gelöster Substanzen
- Membran nur durchlässsig für beide
- jedes Molekül diffundiert entsprechend dem eigenen Konzentrationsgradienten
- passiver transportm keine energie
Semipermeabilität - Osmose
- Diffusion des Wasser über eine semipermeable Membran, wenn Membran nur für Lösungsmittel durchlässig ist = Passiver Transport
- Dann fließt Wasser von der
hypotonischen (mit weniger gelösten
Stoffen) zur hypertonischen Lösung
(mehr gelöste Stoffe) - Damit Verminderung des
Konzentrationsunterschieds des
gelösten Stoffes - Zum Ausgleich der unterschiedlichen
osmotischen Potentiale beider
Lösungen
Anstieg des Flüssigkeitsspiegels
entgegen dem _hydrostatischen
Dru_ck , in Pflanzen entgegen des
Zellwanddrucks
Ermittlung der benötigten Energie für den Molekültransport gegen Konzentrationsgefälle
Speicherformen der Energie
- Konzentrationsdifferenz –> chem. Potential
- Ladungsdifferenz –> elektrisches Potential
elektrisches + chem. Potential = elektrochemisches Potential
Ionen diffundieren aufgrund ihrer Konzentrationsverhältnisse und der
elektrischen Potentialdifferenzen zwischen zwei Kompartimenten.
D.h. umgekehrt: Entgegen ihres Konzentrationsgradienten fließen Ionen nur durch Membranen, wenn eine entsprechende Spannung zwischen den Kompartimenten angelegt wird
Membrantransportproteine
Membranporen/Kanäle
- Kanäle sind Membranporen
- alpha-helikale Struktur
- innere pore
- geladene hydrophobe AS SK
- selektiv
- Bsp Kaliumkanal
Unterschiede zwischen passivem Transport durch Diffusion und erleichterter Diffusion
- schneller
- definiert über Vmax: durch die begrenzte Anzahl an Transportern in der Membran
- Spezifität
- Öffnung kann kontrolliert werden –> “gatet channels” Kanalkonformation wechselt zwischen durchlässig (open gates) und nicht permeabel (closed)
Modell eines spannungsabhängiigen (voltage-gated) K-Kanals in einer Pflanze
- Tormechanismus - als Reaktion aus Änderungen des membranpotnetials öffnet und schließt sich das Tor des Kanale
- Flaschenhals perfekte Größe für Kaliumionen
Wasserkanäle - Aquaporine
- hochselektiv für Wasser
- keine Ionen können passiern
- In Ergänzung zur einfachn Diffusion des Wassers durch die Membran
- Porengrösse eng
- größe des Wassermoleküls angepasst
(!) Comparisoon od the 2 strategies of iron uptake used by plants to respond to iron deficiency
phosphat transporter
Carrierproteine
- schleusen Moleküle durch eine Membran
- nur in Richtung Konzentrationsgefälle
- reversible Bindungsstellen
- Interakktion mit Substrat erfolgt Konformationsänderung
- Substratspezifisch
Unterschied Kanal und Carrier
Aktive Transporter/Pumpen
Primärtransporter
- Protein unter Energieverbrauch Moleküle durch membran entgegen Konzentrationsgradient
- z.B. für H+, Ca2+ und Na+/K+
- Substanz wird unter Energieverbruach und ohne chemische Veränderung transportiert
- Energie in Form von ATP
Sekundärtransporter
- transportiert Substanzen
- erforderliche E wird durch Aufbau eines Protonen/Ionen-Gradienten zur Verfügung gestellt
- etablierter Protonengradient –> Sym- und Antiporter können andere Sunstanzen zusammen mit Protonen transportieren
Primärtrasnorter - ATPasen/ATP-Synthase
- in Mitochondiren und Chloroplasten
- Aufbau Protonengradient
- bildet ATP
Primär und Sekundärtransporter
Eine Protonenpumpe sorgt für Transport über die Membran entgegen eines Konzentrationsgradientens: Dazu ist Energie erforderlich: ATPase Protonen werden aktiv heraustransportiert zum Aufbau dieses Protonengradienten.
Bei Rückfluss der Protonen wird Saccharose mitgenommen.
Signifikanz Saccharose-Transporter Experiment
(!) Folie 33
Der Natrium/Kalium Transporter
- primär aktiv
- zwei mol K+ in die Zelle
- drei mol Na+ aus die Zelle
- alpha UE hydrolysiert ATP –> Energie für den Prozess
Natrium/Kalium Pumpe Funktionsweise
Beispile für sek. aktiven Transporter (Cotransporter)
Symporter
- zwei Stoffe gleichzetig
- dieselbe Richtung
- vorheriger Einsatz Primärtranspoters erforderlich
Antiporter
- zwei Stoffe in entgegengesetzter richtung
- vorheriger Einsatz Primärtranspoters erforderlich
Energie wird durch Rückfluss der Protonen verbraucht. Energiefreisetzender Rücktransport erlaubt Kopplung des aktiven Transport einer zweiten Substanz
Weitere Funktionen der Membran-assoziierten Proteine
- viele Membranproteine sind Enzyme
- einige fungieren als Rezeptoren für chemische Nachrichten von anderen Zellen
- Bindung messenger zue ienem Rezeptor kann Signaltransduktion bewirken
- Membranlokalisierung optimiert Reaktionen/metabolsiche Prozesse
- substrat channeling und organisation von Stoffwechsel
Transport von Proteinen in Organellen
- Ribosom: Proteinneusynthese
- Sruktur definiert finalen Wirkort
- spezifische Adresse innerhalb Proteinsequenz
- Peptidtruktur am C-Terminus ist Sortierungssignal in die Vakuole
- Signalpeptidqueqnezen erlauben, dass ein Protein wie invertase begonnen wird
- vor Fertigstelung des Prtoeins wird Ribosom zum ER
(!) Posttranslationaler Import von Proteinen in Plastiden
