Was ist Membrantransport?
Tierzellen sind von einer selektiv durchlässigen Membran umgeben, die den inneren Inhalt der Zelle von der äußeren Umgebung trennt. Der Vorgang, bei dem Ionen und kleine lösliche Moleküle oder gelöste Stoffe die Zellmembran passieren, wird als Membrantransport bezeichnet. Diese Moleküle sind normalerweise Substanzen, die für die Funktion und Aufrechterhaltung der Zelle wichtig sind, wie Glucose und Aminosäuren. Es gibt vier Hauptarten des Membrantransports: passive Diffusion oder einfache Diffusion; erleichterte Diffusion; primärer aktiver Transport; und sekundärer aktiver Transport. Bei vielen dieser Transportmechanismen werden spezialisierte Proteinmoleküle verwendet, die sich in der Zellmembran befinden und als Membrantransportproteine bezeichnet werden.
Die passive Diffusion erfolgt spontan und wird durch die zufällige Aktivität von Molekülen in einer Lösung gesteuert. Moleküle bewegen sich von einem Bereich hoher Konzentration, in dem viele dicht zusammengepackt sind, zu einem Bereich niedriger Konzentration, in dem weniger Moleküle weiter voneinander entfernt sind. Kleine Moleküle können einen Membrantransport durch Diffusion durch die Zellmembran erreichen. Die Diffusionsrate kann durch viele Faktoren beeinflusst werden, einschließlich der Zusammensetzung der Zellmembran und der Größe und Ladung des Moleküls. Die bekannteste Art der passiven Diffusion ist die Osmose, ein Prozess, bei dem Wassermoleküle von einem Bereich hoher Konzentration in einen Bereich niedriger Konzentration bewegt werden.
Die erleichterte Diffusion beinhaltet die Verwendung von Membrantransportproteinen innerhalb der Zellmembran, die als Kanalproteine bezeichnet werden. Diese Proteine wirken wie Poren in der Zellmembran und lassen wasserlösliche Partikel durch, verhindern jedoch den Durchtritt lipophiler oder "fettliebender" Moleküle. Die Diffusion folgt demselben Wirkungsmechanismus, wobei sich Moleküle von Bereichen hoher Konzentration zu Bereichen niedriger Konzentration bewegen.
Primärer aktiver Transport nutzt Energie, um Ionen und Moleküle aus Bereichen hoher Konzentration in Bereiche niedriger Konzentration zu bewegen. Die Energie, die für den primären aktiven Transport benötigt wird, liegt normalerweise in Form eines Nukleotids vor, das als Adenosintriphosphat (ATP) bezeichnet wird. Eine der am häufigsten vorkommenden Formen des aktiven Transports ist die Natrium-Kalium-Pumpe, die den Zellen hilft, eine als Ruhepotential bekannte elektrische Ladung aufrechtzuerhalten, und die das Zellvolumen steuert. Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert Natriumionen an die Außenseite der Zelle und setzt Kaliumionen in das Zytoplasma der Zelle frei.
Beim sekundären aktiven Transport werden Membrantransportproteine verwendet, die als Antiporter und Symporter bezeichnet werden. Antiporter bewegen Ionen und Moleküle, indem sie einen Partikeltyp gegen seinen üblichen Konzentrationsgradienten von niedriger zu hoher Konzentration transportieren, während sie den anderen Partikeltyp auf normale Weise von hoher zu niedriger Konzentration transportieren. Symporter transportieren zwei verschiedene Arten von Molekülen oder Ionen gleichzeitig und in derselben Richtung durch die Zellmembran.