Zellbiologie Learncard 7768588

Transport durch die Membran

1. Chlorid-Ionen bewegen sich von innen nach außen, so lange bis sich auf beiden Seiten der Membran gleiche Konzentrationen eingestellt haben. Die Membran stellt also kein Hindernis für einen Konzentrationsausgleich dar, sie lässt die Ionen ungehindert hindurch: Es handelt sich also um einen passiven Transport. Die Glucose wird von innen nach außen (aus den Darmlumen in die umgebende Lösung) transportiert. Durch den Transport stellt sich ein Konzentrationsunterschied ein, der laufend erhöht wird. Der Transport von Glucose erfolgt also aktiv unter Energieverbrauch, er verläuft auch gegen ein Konzentrationsgefälle.
   
2. Die Durchlässigkeit der Biomembran für manche Substanzen hängt von der Anwesenheit spezifischer Träger- oder Carriermoleküle in der Membran ab. Diese Carrier arbeiten selektiv. Sie haben eine Affinität zu einer begrenzten Gruppe chemisch sehr nahe verwandter Substanzen, die sie – ähnlich wie ein Enzym – reversibel binden. Der Substrat-Carrier-Komplex bildet sich auf einer Seite der Membran, quert die Membran, um auf der anderen Seite zu zerfallen.

Wissensteil:

Biomembranen sind semipermeabel oder selek­tiv permeabel, d.h. sie lassen nicht alle Substanzen gleich gut durchtreten. So kann eine Membran für den Stoff A permeabel, dagegen für Stoff B imper­meabel sein. Nur Wasser und einige Gase wie Sau­erstoff, Stickstoff, Kohlendioxid können die Bio­membran durch freie Diffusion überwinden. Die Diffusion folgt den Gesetzen der Thermody­namik. Moleküle zeichnen sich durch spezifische

Eigenschaften wie Molekülgröße, Ionisierbarkeit oder Löslichkeit in einer Membran aus. Unpolare / lipophile / fettlösliche Moleküle können sie daher eher passieren als hydrophile.

Membranen enthalten in ihrer Lipid-­Doppelschicht eine Reihe von Proteinen, die Poren oder Kanäle bilden. Diese Poren können nur von bestimm­ten Ionen und Molekülen durchquert werden. Die Durchlässigkeit eines Kanals hängt zum einen von seinem Durchmesser ab, zum anderen von seiner Ladung. Kleine Anionen wie das Chlorid passieren positiv geladene Poren leicht, während Kationen zurückgehalten werden. Negativ geladene Poren lassen dagegen bevorzugt kleine Kationen durch, sie filtern Anionen aus. Poren ermöglichen also

eine eingeschränkte Diffusion. Einige kleine organische Moleküle, wie Zucker und Aminosäuren werden durch manche Memb­ranen bevorzugt hindurchgeschleust. Hier haben

wir es mit einer erleichterten Diffusion zu tun. Die Durchlässigkeit ist hoch selektiv, sie hängt von der Anwesenheit spezifischer Träger­ oder Carriermole­küle in der Membran ab, die eine Affinität zu einer begrenzten Gruppe chemisch verwandter Substan­zen haben. Es sind demnach nicht die Substan­zen / Substrate selbst, die die Membran passieren, sondern ein Substrat-­Carrier-­Komplex. Die Memb­ran enthält spezifische Träger­ oder Carriermolekü­le. Die Carrier binden das zu transportierende Sub­strat ähnlich wie ein Enzym. Sie katalysieren aber keine Reaktion, sondern einen Transportvorgang. Man spricht von trägervermitteltem Transport.

Glucose ist für die Zellen einer der wichtigsten Rohstoffe für die Energiegewinnung. Die Aufnah­me dieses Moleküls aus dem Darm in die Dünn­darmzellen, die Weitergabe aus den Dünndarmzel­len in die Blutbahn und von dort die Aufnahme in die Körperzellen ist deshalb für die Medizin von großer Bedeutung. Glucose gelangt durch einen gekoppelten Transport vom Darmlumen in die Zellen der Darm­schleimhaut: Eine Na+ /K+ -­Pumpe pumpt Natrium­Ionen aus der Zelle und Kalium­Ionen in die Zelle. Sie erzeugt einen starken Na+- ­Gradienten mit Hilfe von ATP. Das Glucose/Na+- ­Symport-­Protein benützt den Na+- ­Gradienten, um Glucose in die Zelle zu transportieren. Glucose wird gegen den Glucose­gradienten transportiert, d.h. die Glucose­Konzent­ration ist in der Zelle größer als außerhalb der Zelle.

Die Kombination zwischen einer aktiven Ionen­pumpe und anderen, passiven Transportern wird als sekundär aktiver Transport bezeichnet. Weil Natrium­Ionen und Glucose durch denselben Car­rier in die Zelle bzw. aus ihr hinaus transportiert werden, liegt hier ein gekoppelter Transport vor. Werden Moleküle zusammen mit einem anderen Ion oder Molekül in die gleiche Richtung transpor­tiert, spricht man von Symport, beim Transport in entgegengesetzter Richtung von Antiport. Dabei wird einer der Stoffe immer gegen das Konzen­trationsgefälle befördert, der andere Stoff jedoch in Richtung des Konzentrationsgefälles. Der Trans­port der Glucose in die Darmzellen ist ein Beispiel für einen Symport.