Passiver Transport
Was bedeutet passiver Stofftransport, wie funktioniert er und was wird dafür benötigt? Das erfährst du hier und im Video !
Inhaltsübersicht
Passiver Transport einfach erklärt
Der passive Transport beschreibt einen Transportvorgang an der Biomembran. Hierbei wird keine zusätzliche Energie benötigt, denn die Stoffe folgen ihrem Konzentrationsgefälle. Sie bewegen sich so vom Bereich höherer Konzentration zum Bereich niedrigerer Konzentration durch die Membran. Die Bewegung wird auch Diffusion genannt, wobei es zwei Möglichkeiten gibt: die einfache und die erleichterte Diffusion.
Bei der einfachen Diffusion können kleine Moleküle einfach die Doppellipidschicht der Biomembran durchqueren. Die erleichterte Diffusion sorgt für den Transport von etwas größeren Molekülen und Ionen mithilfe von verschiedenen Transportproteinen durch die Biomembran.
Damit der passive Transport stattfinden kann, muss lediglich eine semipermeable Membran gegeben sein. Sie besitzt die Fähigkeit, bestimmte Stoffe hindurchzulassen.
Ein passiver Transport ist ein ohne Energiezufuhr ablaufender Transportvorgang an der Biomembran. Entlang des Konzentrations- oder elektrochemischen Gradienten können Moleküle und Ionen ins Zellinnere oder Zelläußere gelangen.
Antrieb des passiven Transports
Wenn der Transport nicht aktiv durch Energie hervorgerufen wird, muss es eine andere Antriebskraft für den passiven Transport geben. Diese Aufgabe übernimmt das Konzentrationsgefälle bzw. der Konzentrationsgradient. Durch die sogenannte Diffusion können bestimmte Moleküle einfach mit ihrem Gefälle die Membran passieren.
Das Konzentrationsgefälle entsteht dabei nämlich aus einer Ungleichverteilung der Teilchen. Denn nach der Brownschen Molekularbewegung streben alle Partikel eine gleichmäßige Verteilung in einem festgelegten Bereich an. Es entsteht ein Teilchenstrom an der Biomembran, von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration.
Bei der Diffusion bewegen sich die Teilchen eines Stoffes also entlang ihres Konzentrationsgradienten. Das ist dann schließlich der Antrieb des passiven Transports.
Schon gewusst? Das Ruhepotential benötigt eine konstante, ungleiche Ionenverteilung. Damit es durch den passiven Transport nicht zu einer Gleichverteilung kommt, arbeitet zum Beispiel die Natrium-Kalium-Pumpe entgegen dem Konzentrationsgefälle. So kann die Ungleichverteilung aufrechterhalten werden.
Einfache Diffusion
Bei der einfachen Diffusion können bestimmte Moleküle die Membran einfach so durchqueren und benötigen keine fremde Hilfe. Sie kommt allerdings nur für sehr kleine, unpolare und fettlösliche Moleküle (z.B. Wasser oder Harnstoff) sowie Gase (z.B. Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid) infrage. Dabei bewegen sich die Moleküle immer in Richtung der niedrigeren Konzentration, also entlang ihres Konzentrationsgefälles.
Die einfache Diffusion benötigt keine weiteren Transportproteine und kann deswegen als die einfachste Art des passiven Transports angesehen werden.
Erleichterte Diffusion
Bei der erleichterten Diffusion durchqueren bestimmte Moleküle die Membran mithilfe von Transport- oder Kanalproteinen. Das ist deswegen notwendig, da die Moleküle hier etwas größer sowie polar geladen sind und somit nicht einfach durch die Membran passen. Die Transportrichtung orientiert sich auch hier an der niedrigeren Konzentration, also entlang des Konzentrationsgefälles.
Je nachdem, ob es sich um Transportproteine (Carrier-Proteine) oder Kanalproteine handelt, unterscheidest du die carriervermittelte und die kanalvermittelte Diffusion.
Transport durch Carrier-Proteine
Die carriervermittelte Diffusion beschreibt den Transportvorgang mithilfe von Transportproteinen. Sie befinden sich in der Biomembran und sorgen für einen schnellen Stofftransport. Jedes Membranprotein ist dabei auf ein bestimmtes Molekül spezialisiert, andere Moleküle können sich nicht an ihre Bindungsstellen setzen.
Bei so einem Carrier-Transport laufen dann folgende Schritte ab:
- Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip dockt ein passendes Molekül an den Carrier an.
- Daraufhin ändert sich die Form des Carrier-Proteins (Konformationsänderung).
- Jetzt kann das Molekül durch das Protein auf die andere Seite befördert werden.
- Auf der anderen Seite löst sich das Molekül von dem Protein.
Der Transport kann allerdings auch in die anderen Richtung erfolgen. Schließlich orientieren sich die Transportmoleküle nur am jeweiligen Konzentrationsgefälle. So gibt es drei verschiedene Transportweisen:
- Uniport: Proteine, die einen Uniport besitzen, können maximal ein Molekül gleichzeitig an sich binden. Sie transportieren also nur in eine Richtung.
- Symport: Beim Symport ist das Protein in der Lage, zwei Moleküle zur selben Zeit zu binden. Allerdings können beide Moleküle immer nur in dieselbe Richtung transportiert werden.
- Antiport: Der Antiport funktioniert so wie der Symport. Allerdings können hier beide Moleküle nur in entgegengesetzte Richtungen übertragen werden.
Schon gewusst? Ein Transportprotein kann auch kompetitiv gehemmt werden. Dabei setzt sich ein ähnlich aufgebautes Molekül (ein sogenannter Hemmstoff) an die Bindungsstellen des Carriers und blockiert somit die erleichterte Diffusion des eigentlichen Moleküls.
Transport durch Kanäle und Poren
Die kanalvermittelte Diffusion beschreibt den Transportvorgang mithilfe von Kanalproteinen oder Poren. Die Kanäle sind hierbei wie eine Art Tunnel geformt und mit polaren Aminosäuren im Inneren ausgestattet. Durch die Kanäle diffundieren dann meistens elektrisch geladene Moleküle, wie Ionen, die mit den Aminosäuren der Kanäle zusammenwirken.
Die Kanalproteine sind dabei üblicherweise nicht dauerhaft geöffnet. Sie ermöglichen die Diffusion meistens erst durch das Andocken eines Moleküls oder einer Spannungsänderung. Wenn dann die Konzentration ausgeglichen ist oder ein anderes Signal ausgesendet wird, schließen sich die Kanäle.
Poren bzw. Porine haben beim passiven Transport ähnliche Aufgaben wie die Kanäle. Der Unterschied ist, dass die Poren noch deutlich größere Moleküle durch die Biomembran transportieren können. Ein Beispiel sind die sogenannten Aquaporine. Sie ermöglichen es, dass Wasser schnell die Membran durchqueren kann. Dabei handelt es sich um einen Spezialfall der Diffusion, nämlich der Osmose .
Aktiver Transport
Wie der passive Transport an der Biomembran abläuft, konntest du jetzt schon herausfinden. Es gibt aber auch noch einen anderen wichtigen Transportmechanismus: der aktive Transport. Wie er funktioniert und was er benötigt, erfährst du in unserem Video dazu. Bis gleich!
