Welche Moleküle können wie gut durch die Membran diffundieren?
hydrophobe Moleküle (z.B. O₂ , CO₂ , N₂ , Steroide, Hormone) -> kommen sehr gut durch die Membran
kleine ungeladene polare Moleküle (z.B. H₂O, Harnstoff, Glycerol) -> kommen relativ gut durch die Membran
große ungeladene polare Moleküle (z.B. Glucose, Sucrose) -> kommen kaum/schlecht durch die Membran
Ionen (z.B. H⁺, Na⁺, HCO⁻₃, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻, Mg²⁺) -> kommen nicht ohne Hilfe durch die Membran
Osmose
Diffusion von Wasser durch die Membran -> immer in Richtung der geringeren Konzentration (gleicht Konzentrationsgefälle aus)
Hypotonische Lösung
Netto Wassergewinn (mehr Wasser rein als raus) -> Zelle schwillt an, kann platzen
Hypertonische Lösung
Netto Wasserverlust (mehr Wasser raus als rein) -> Zelle schrumpft
Isotonische Lösung
kein Nettoverlust oder -gewinn-> ausgeglichen, angestrebter Zustand der Zellen
4 Basismechanismen des Transports durch Membranen
passive Diffusion
Kanäle
passive Transporter
aktive Traansporter
passive Difussion
nur mit Konzentrationsgefälle möglich
ohne Interaktion mit Proteinen (nonmediated)
nur für kleine, nicht zu stark geladene Moleküle möglich (z.B. O₂, H₂O, NO)
passiver Transport durch Kanäle
• Proteine bilden Poren, die etwas größeren oder Ionen ermöglichen, mit dem Konzentrationsgradienten die Membran zu passieren
kaum Interaktion mit den Transportern (nonmediated)
z.B. Na⁺
Kanäle können durch Ladungen, Liganden oder mechanisch geöffnet und geschlossen werden
passive Transporter
• ermöglichen etwas größeren Molekülen oder Ionen, mit dem Konzentrationsgradienten die Membran zu passieren
Interaktion mit den Transportern (transporter mediated)
erleichterte Diffusion (faciliated diffusion) durch Bindung an den gelösten Stoff und Strukturänderung
z.B. Glucose
aktive Transporter
ermöglichen Molekülen oder Ionen, gegen den Konzentrationsgradienten die Membran zu passieren -> zum pumpen ist Energie in Form von ATP, Ionengradient oder Licht nötig (wird zu ADP + Pi)
Interaktion mit den Transportern (transporter mediated)
z.B. Na⁺ raus und K⁺ rein
Aquaporins
Wasserkanäle
integrierte Membranproteine, die die Diffusion von Wassermolekülen mit dem Konzentrationsgradienten erleichtern
ermöglichen einen schnelleren Wasserfluss, als durch die Lipiddoppelschicht
positiv geladenen Aminosäuren im Zentrum der Kanäle halten Proteine davon ab, die Kanäle zu passieren