Biomembran – passive und aktive Transportvorgänge

Biomembran – passive und aktive Transportvorgänge Übung

• Beschreibe, auf welchen passiven Transportwegen die folgenden Stoffe durch die Membran gelangen.

  Tipps

  Die erleichterte Diffusion erfolgt mithilfe von Carrier-Proteinen.

  Ionen besitzen immer eine Ladung.

  Die Membran besteht aus Lipiden. Was bedeutet das für lipophile Stoffe?

  Aminosäuren und Zucker sind relativ große, organische Moleküle. Sie passen nicht durch Kanalproteine.

  Lösung

  Die Biomembran reguliert, welche Stoffe in und welche aus der Zelle heraustransportiert werden. Dies ist eine sehr wichtige Aufgabe der Biomembran.

  Für einige Stoffe, wie Gase (z. B. Sauerstoff und Kohlendioxid) und lipophile Moleküle (z. B. Steroidhormone), ist die Membran sehr gut durchlässig, sodass sie einfach hindurch diffundieren können.

  Sind die Stoffe größer oder besitzen sie wie Ionen eine Ladung, werden bestimmte Kanäle für den Transport benötigt. Es handelt sich dann um eine eingeschränkte Diffusion.

  Durch die erleichterte Diffusion gelangen Aminosäuren und Zucker in die Zelle. Dieser passive Transport erfolgt mithilfe von Carriern.

  Wasser kann auf zwei Arten die Membran durchqueren:

  • Durch einfache Diffusion (langsamer Prozess)
  • Durch erleichterte Diffusion über Aquaporine (wesentlich effizienter)

• Beschreibe die Transportproteine genauer.

  Tipps

  Gegen ein Konzentrationsgefälle zu transportieren bedeutet, dass man Stoffwechselenergie verwenden muss. Dies wäre eine aktive Transportform.

  Lösung

  Carrier sind Transportproteine. Sie binden spezifisch ihren Stoff und geben ihn nach einer Konformationsänderung auf der anderen Seite der Biomembran wieder ab. Dies kann wie bei der erleichterten Diffusion sowohl beim passiven Transport geschehen als auch beim aktiven Transport.

• Erkläre den Aufbau der Biomembran.

  Tipps

  Der „Schwanz" der Phospholipide ist wassermeidend.

  Hydrophil bedeutet „wasserliebend“.

  Lösung

  Die Biomembran besteht aus Lipiden, Proteinen und in geringen Mengen auch aus Kohlenhydraten. Die Phospholipide bilden die Lipiddoppelschicht. Sie besitzen einen hydrophilen Kopf und einen unpolaren, hydrophoben Schwanz. Die hydrophilen Bereiche der Phospholipide sind nach außen zum Wasser gerichtet. Die Proteine sind mosaikartig eingelagert und können sich in der Membran frei bewegen.

• Erläutere die Funktion der Biomembran.

  Tipps

  Hormone sind Botenstoffe.

  In Pflanzenzellen besitzen die Zellwände eine Stützfunktion, in Tierzellen sind es die kompakten Zellverbände, die sich gegenseitig Halt geben.

  Lösung

  Membranen sind wesentliche Strukturelemente der Zelle. Sie dienen der Kompartimentierung, sodass Reaktionsräume entstehen, in denen unterschiedliche und voneinander unabhängige Stoffwechselreaktionen ablaufen können.

  Zudem regulieren sie den Stofftransport, sie sind selektiv permeabel (=semipermeabel) und können nur bestimmte Stoffe passieren lassen.

  Sie dienen auch der Kommunikation der Zellen. Ihre Rezeptoren und Signalstrukturen dienen der Erkennung von Botenstoffen wie Hormone.

• Benenne verschiedene Transportformen des aktiven Transports.

  Tipps

  Beim gekoppelten Transport kommt die Natrium-Kalium-Pumpe zum Einsatz.

  Diffusion wird durch die Eigenbewegung der Teilchen bewirkt.

  Lösung

  Der Stofftransport durch die Biomembran kann auf unterschiedliche Wege erfolgen, je nachdem, um welchen Stoff es sich handelt.

  Wir unterscheiden den passiven und aktiven Transport. Beim passiven Transport erfolgt der Stoffaustausch in Richtung eines Konzentrationsgefälles, es wird keine Stoffwechselenergie benötigt. Beim aktiven Transport ist dies genau andersherum.

  Zum aktiven Transport gehört der gekoppelte Transport sowie der Symport und der Antiport. Zum Beispiel gelangen beim gekoppelten Transport über die Natrium-Kalium-Pumpe und einen Carriers Natriumione aus der Zelle und Kaliumione in die Zelle. Werden beim aktiven Transport Stoffe in die gleiche Richtung transportiert, nennt man dies Symport. Werden sie in unterschiedliche Richtungen transportiert, spricht man vom Antiport.

• Erkläre weitere Transportformen.

  Tipps

  Endo kommt aus dem Griechischen und bedeutet innen.

  Vesikel kann man auch als Bläschen bezeichnen.

  Bei der Pinocytose werden Flüssigkeitströpfchen aufgenommen.

  Lösung

  Für die Aufnahme großer Moleküle oder auch flüssiger Stoffe wendet die Zelle noch weitere Transportformen an: die Endocytose und Exocytose.

  Bei der Endocytose stülpt sich die Membran nach innen ein und schnürt ein Vesikel mit dem aufzunehmenden Stoff nach innen ins Zellplasma. Handelt es sich hierbei um einen festen Stoff, spricht man auch von der Phagocytose, ist der Stoff flüssig ist es eine Pinocytose. Zum Beispiel nehmen die Pantoffeltierchen durch Phagocytose ihre Nahrung auf.

  Bei der Exocytose werden Stoffe nach außen abgegeben. Ein Beispiel hierfür sind Drüsenzellen, die ihr Sekret auf diesem Weg abgeben.