Die Membranen der Zelle dienen zur Abgrenzung der Zelle nach außen (Zellmembran) und zur Einteilung der Zelle in verschiedene Kompartimente (Reaktionsräume). Membranen verhindern also einen wahllosen Stofftransport in die Zelle hinein / hinaus bzw. in die Organellen hinein / hinaus.
Dennoch dürfen Membranen keine absoluten Diffusionsbarrieren sein, denn die Zelle benötigt wichtige Stoffe aus dem Außenmedium, beispielsweise Glucose oder Sauerstoff, und gibt andererseits Verbindungen an das Außenmedium ab, zum Beispiel Neurotransmitter wie Acetylcholin oder Hormone wie Insulin. Auch die Organellen stehen in einem ständigen Austausch mit dem Zellplasma; Stoffe werden in sie hinein transportiert, andere Stoffe aus ihnen heraus. Die Spaltprodukte der Glucose werden zum Beispiel in die Mitochondrien hinein transportiert, um dort weiter abgebaut zu werden (Citratzyklus, Atmungskette).
Mit diesen Transportvorgängen durch Membranen soll sich diese Unterabteilung der Zellbiologie jetzt näher beschäftigen. Zunächst befassen wir uns mit der grundlegenden Frage, was der Unterschied zwischen Diffusion und Osmose ist. Dann überlegen wir, wie Stoffe durch die fast undurchlässige Lipid-Doppelschicht in die Zelle / in die Organellen hinein / hinaus gelangen können, dabei unterscheiden wie zwischen einfachen Transportvorgängen durch Poren-Proteine und komplexere Transportvorgänge durch Carrier-Proteine. Dabei werden wir auch zwischen passivem und aktivem Carrier-Transport unterscheiden.
Das folgende Bild stellt die eben genannten vier Möglichkeiten des Transmembran-Transports dar: einfache Diffusion, Transport durch ein Poren- oder Kanal-Protein, passiver Transport durch ein Carrier-Protein und schließlich aktiver Transport durch ein Carrier-Protein unter Umsetzung von Energie, zum Beispiel durch Spaltung von ATP:
Möglichkeiten des Transports von Stoffen durch eine Biomembran
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende