Transport von Stoffen und Membranen in der Zelle

Substanzen zirkulieren in der Zelle und sind in Membranen verpackt („Bewegung des Zellinhalts in Behältern“). Die Sortierung von Substanzen und ihre Bewegung sind mit dem Vorhandensein spezieller Rezeptorproteine in den Membranen des Golgi-Komplexes verbunden. Der Transport durch Membranen, einschließlich der Plasmamembran (Zytolemma), ist eine der wichtigsten Funktionen lebender Zellen. Es gibt zwei Transportarten: passiven und aktiven. Passiver Transport erfordert keinen Energieaufwand, aktiver Transport ist energieabhängig.

Der passive Transport ungeladener Moleküle erfolgt entlang des Konzentrationsgradienten durch Diffusion. Der Transport geladener Substanzen hängt von der Potentialdifferenz an der Oberfläche des Zytolemmas ab. Die innere zytoplasmatische Oberfläche der Membran trägt in der Regel eine negative Ladung, die das Eindringen positiv geladener Ionen in die Zelle erleichtert.

Die Bewegung von Ionen oder Molekülen von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration nennt man Diffusion. Spezifische, in die Membran eingebaute Transportproteine transportieren kleine Moleküle durch die Membran. Jedes Transportprotein transportiert eine Molekülklasse oder nur eine Verbindung. Transmembranproteine fungieren entweder als Träger oder bilden Kanäle. Diffusion kann neutral sein, wenn ungeladene Substanzen zwischen Lipidmolekülen oder durch kanalbildende Zytolemmaproteine hindurchtreten. Die „erleichterte“ Diffusion erfolgt unter Beteiligung spezifischer Trägerproteine, die die Substanz binden und durch die Membran transportieren. Die „erleichterte“ Diffusion ist schneller als die neutrale Diffusion.

Der aktive Transport erfolgt durch Trägerproteine. Dabei wird Energie aus der ATP-Hydrolyse sowie unterschiedliche Potenziale (Ladungen) auf verschiedenen Membranoberflächen verbraucht. Der aktive Transport erfolgt gegen den Konzentrationsgradienten. Das Membranpotenzial wird am Zytolemma mithilfe der Natrium-Kalium-Pumpe aufrechterhalten. Diese Pumpe, die K ⁺ -Ionen gegen Konzentrationsgradienten in die Zelle und Na ⁺ -Ionen in den Extrazellulärraum pumpt, ist ein ATPase-Enzym. Dank ATPase werden Na ⁺ -Ionen durch die Membran transportiert und in die Extrazellulärumgebung ausgeschieden, während K ⁺ -Ionen in die Zelle gelangen. ATPase übernimmt auch den aktiven Transport von Aminosäuren und Zuckern.