Wie ist ein Carrier aufgebaut?
Ein Carrier ist ein Transmembranprotein, das seine Konformation (räumliche Gestalt) ändern kann. Der Carrier kann zwischen zwei Konformationen wechseln. Im Zustand 1 kann der Carrier ein Teilchen auf der Außenseite der Zellmembran binden, dann ändert er seine Konformation und geht in den Zustand 2 über.
Teilchen, die von Porenproteinen oder Carrierproteinen durch die Membran transportiert werden, werden allgemein als Solute bezeichnet (Singular: Solut). Damit grenzt man diese Transportproteine von Enzymen ab. Hier werden die zu verarbeitenden Moleküle ja als Substrate bezeichnet. Bei Transportproteinen spricht man aber besser von Soluten, denn im Gegensatz zu Substraten werden Solute durch den Transport ja nicht verändert.
Zwischen diesen beiden Zuständen gibt es noch einen Zwischenzustand, in dem sich das Solut weder auf der Außenseite noch auf der Innenseite der Membran befindet.
Wenn der Zwischenzustand durchlaufen wurde, befindet sich das Solut auf der Innenseite der Membran, und der Carrier löst die Bindung zu diesem Teilchen auf. Auf diese Weise ist das Solut von außen nach innen transportiert worden. Anschließend geht das Carrierprotein wieder in den Zustand 1 über, so dass er erneut ein Solut auf der Membranaußenseite binden kann.
Natürlich ist auch der umgekehrte Transportweg möglich, also von innen nach außen.
Bei einem einfachen passiven Carriertransport erfolgt die Bewegung der Solute stets in Richtung des Konzentrationsgefälles. Soll der Transport der Solute "bergauf" stattfinden, also entgegen einem Konzentrationgefälle, dann muss ein aktiver Transport stattfinden, bei dem Energie "verbraucht" wird *).
*Energie kann bekanntlich nicht verbraucht werden, sondern die eine Energieform wird in eine andere Energieform umgewandelt.
Klapptür-Carrier
In den meisten Büchern findet man den Klapptür-Mechanismus dargestellt, wenn Carrierproteine behandelt werden.
Ein Carrierprotein, das nach dem "Klapptür-Mechanismus" arbeitet. Der Zwischenzustand ist nicht mit eingezeichnet.
Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: siehe Seitenende.
Auf dem Bild ist ein typischer "Klapptür-Carrier" zu sehen. Der Klapptür-Carrier hat zwei verschiedene stabile Konformationen (Zustände) sowie den Zwischenzustand, der auf dem Bild aber nicht zu sehen ist. In der ersten stabilen Konformation ist der Carrier zum Außenmedium hin geöffnet, so dass sich ein Solut in den Carrier setzen kann. Dies geschieht in der Regel nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Dann verändert der Carrier seine Konformation und geht in den Zwischenzustand über, der dann schnell in die zweite stabile Konformation "umklappt".
In der zweiten Konformation ist der Carrier zum Zellinnenraum hin geöffnet, und das Solut wird in das Zellplasma entlassen. Danach klappt der Carrier wieder in die erste Konformation zurück, und ein neues Solut-Molekül kann transportiert werden. Dieser Carriertransport funktioniert allerdings nur dann, wenn ein Konzentrationsgefälle herrscht; die Solut-Moleküle werden dann in Richtung des Konzentrationsgefälles passiv transportiert. Der Transport durch solche Carrier geht aber wesentlich leichter, als der Transport durch die Lipid-Doppelschicht. Daher spricht man auch von einer "erleichterten Diffusion".
➥Arbeitsweise der Natrium-Kalium-Pumpe
Auf meinen Neurobiologie-Seiten für die Qualifikationsphase finden Sie eine sehr schönes Beispiel, das zeigt, wie ein solcher Klapptür-Carrier arbeitet. Allerdings handelt es sich bei diesem Carrier um ein Beispiel für aktiven Transport.