Passive Transportvorgänge

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1 Passive Transportvorgänge Diffusion und Osmose sind passive Transportprozesse. Denn die Zelle muss keine Energie aufwenden, um den Transport der Stoffe zu ermöglichen. Diffusion Einzelsubstanzen sind bestrebt, sich gleichmäßig in Flüssigkeiten oder Gasen zu verteilen. Dieser Austauschprozess wird als Diffusion bezeichnet. Zur Diffusion kommt es immer dann, wenn ein Konzentrationsgefälle vorliegt- ein Konzentrationsunterschied (Konzentrationsgefälle) wird ausgeglichen. Solange dieses noch vorhanden ist bewegen sich mehr Teilchen in Richtung der geringeren Konzentration als umgekehrt. Für die Diffusion muss die Zelle keine Energie aufwenden. Die Diffusion lässt sich über die Brownsche Molekularbewegung erklären: Darunter wird die vom schottischen Botaniker Robert Brown entdeckte Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten bezeichnet. Die Diffusion beschleunigt sich bei Erhöhung der Temperatur.

2 Passive Transportvorgänge Diffusion und Osmose sind passive Transportprozesse. Denn die Zelle muss keine Energie aufwenden, um den Transport der Stoffe zu ermöglichen. Osmose Osmose = Diffusion durch eine halbdurchlässige Membran In Organismen stellen Membranen Barrieren für den freien Ein- und Austritt von Molekülen und Ionen dar. Sie sind aber für verschiedene Teilchen unterschiedlich gut durchlässig. Wassermoleküle können leicht durch Membranen diffundieren, nicht aber die im Wasser gelösten Teilchen. Man nennt solche Membranen, die Wasser, nicht aber darin gelöste Stoffe durchlassen, HALBDURCHLÄSSIG (Semipermeabel). Die Zellmembran ist eine semipermeable Membran. Unter der Osmose versteht man einen einseitig gerichteten Diffusionsvorgang durch eine semipermeable Membran. Folgender Versuch verdeutlicht dies: Eine gesättigte Salzlösung ist durch eine Membran von Wasser getrennt. Diese Membran ist für Wasser einfach zu durchdringen, für die Salzmoleküle jedoch nicht zu durchdringen. Wasser ist damit in der Lage, die Membran in beide Richtungen zu durchdringen. Da die Konzentration an Wassermolekülen in reinem Wasser höher ist als in der Salzlösung, diffundieren mehr Wassermoleküle in die Lösung hinein als von ihr nach außen. Salzmoleküle können dem Bestreben den Konzentrationsunterschied auszugleichen hingegen nicht nachkommen. Über Osmose kann die Zelle vermehrt Wasser im Inneren sammeln. Dadurch steigt der Zellinnendruck (Turgor). Insbesondere Pflanzenzellen erhalten so ihre Festigkeit und Form. Das Zellwandgerüst der Pflanzenzelle verhindert, das die Zelle platzt.

3 Aktive Transportvorgänge Die beiden passiven Transportvorgänge Diffusion und Osmose habt ihr soeben kennen gelernt. Ihr wisst, dass diese ganz ohne Energiezufuhr passieren und eigenständig in Bewegung treten. Das liegt daran, dass ein Konzentrationsgefälle entsteht, durch welches die Teilchen ausgetauscht werden. Der Transport vieler Moleküle und Ionen ist nur unter Aufwand von Energie möglich. Man spricht dann von AKTIVEM TRANSPORT. Dadurch ist es möglich, Stoffe entgegen dem Konzentrationsgradienten zu transportieren, auch größere und geladene Teilchen, die sonst nicht die Membran passieren könnten. Durch aktiven Transport können selbst große Moleküle durch eine Membran hindurchgeschleust werden. Auch beim Aktiven Transport gibt es mehrere Formen: 1 den Transport durch ein Carrierprotein (Ionenpumpe) 2 den gekoppelten Transport zweier Teilchen entweder in eine Richtung (Symport ) oder in verschiedene Richtungen (Antiport) = Ionenkanal

4 Endozytose endo=hinein Als Endozytose bezeichnet man die Aufnahme von zellfremdem Material - zum Beispiel Nahrungspartikel. Flüssige und feste Stoffe, welche die Zellmembran erreichen, können von ihr bläschenförmig umschlossen werden. Das Bläschen (Vesikel) trennt sich von der Membran und wandert in das Zellinnere. Die AUFNAHME flüssiger Stoffe bezeichnet man als PINOZYTOSE. Die AUFNAHME fester Stoffe bezeichnet man als PHAGOZYTOSE. Bei der Phagozytose verschmilzt das Bläschen im Zellinneren häufig mit einem Lysosom, das Verdauungsenzyme enthält. Aus dem Phagozytosebläschen ist dann eine Verdauungsvakuole geworden. Exozytose exo=hinaus Anders als bei der Endozytose werden bei der Exozytose die Stoffe aus der Zelle heraus transportiert. Grundsätzlich verschmilzt bei der Exozytose immer ein Transportvesikel mit der Zellmembran.

5 KURZE WIEDERHOLUNG zur BIOMEMBRAN Jede Zelle muss ihr Inneres von ihrer Umgebung abgrenzen. Fremde Substanzen dürfen nicht beliebig ins Zellinnere gelangen und die im Zellinneren gebildeten gebildeten Substanzen dürfen nicht verloren gehen. Auf der anderen Seite gibt es Substanzen, die in den Zellen gebildet werden und dann gezielt ausgeschüttet werden (z.b. bei Drüsenzellen). Membranbau: Die in der Membran vorkommenden PHOSPHOLIPIDE fallen durch ihre Tandemkonstruktion auf: ein Teil besteht aus einem wasserlöslichen (Hydrophilen) Teil (ein Glycerinmolekül); der andere Teil besteht aus zwei Fettsäuren, die wasserabstoßend wirken (lipophil). In der charakteristischen Struktur der Zellmembranen finden wir die Phospholipide spiegelsymmetrisch in der Lipiddoppelschicht organisiert- die Fettsäuren liegen innen, die Glycerinmoleküle außen. Auf der Membran können Proteine schwimmen, es gibt auch Proteine die in die Membran eingelagert sind. Aufgrund ihrer chemischen Natur hindert die Membran alle wasserlöslichen Moleküle am Durchtritt. Gasmoleküle und kleinere fettlösliche Moleküle (z.b. Aceton) treten ungehindert durch.