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Der Stofftransport reguliert den Austausch von Substanzen über die Zellmembran, wobei zwischen energieunabhängigem passiven Transport (Diffusion, Osmose) und energieabhängigem aktiven Transport unterschieden wird.
Die Zellmembran fungiert als selektivpermeable (auswählend durchlässige) Barriere. Sie entscheidet, welche Moleküle die Zelle betreten oder verlassen dürfen, was für die Aufrechterhaltung des inneren Milieus lebensnotwendig ist.
Der passive Transport erfolgt ohne Zufuhr von chemischer Energie (ATP). Die Triebkraft ist das Konzentrationsgefälle (Gradient): Teilchen wandern statistisch gesehen immer vom Ort der höheren zum Ort der niedrigeren Konzentration, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.
Die physikalische Basis hierfür ist die Diffusion, welche auf der Brownschen Molekularbewegung (ständige, ungerichtete Eigenbewegung von Teilchen) beruht. Kleine, ungeladene Moleküle wie Sauerstoff können direkt durch die Lipidschicht diffundieren.
Größere oder geladene Teilchen nutzen die erleichterte Diffusion. Hierbei helfen spezifische Kanalproteine (Poren) oder Carrier-Proteine (Träger), die wie eine Schleuse oder ein Umsetzer fungieren, aber dennoch keine Energie verbrauchen.
Die Osmose ist ein Spezialfall der Diffusion. Hier diffundiert nicht der gelöste Stoff, sondern das Lösungsmittel (meist Wasser) durch eine semipermeable Membran. Das Wasser wandert dorthin, wo die Konzentration an gelösten Teilchen höher ist.
Der Druck, der durch die Bewegung des Wassers in den Raum mit der höheren Teilchenkonzentration entsteht, wird als osmotischer Druck bezeichnet. Er ist eine kolligative Eigenschaft, das heißt, er hängt nur von der Anzahl, nicht von der Art der Teilchen ab.
Der aktive Transport hingegen arbeitet gegen das Konzentrationsgefälle und benötigt dafür Energie in Form von ATP. Man kann sich dies wie eine Pumpe vorstellen, die Wasser bergauf befördert.
Beim primär aktiven Transport wird ATP direkt am Transportprotein gespalten (z. B. Natrium-Kalium-Pumpe). Der sekundär aktive Transport nutzt indirekt Energie, indem er ein Teilchen entlang eines zuvor mühsam aufgebauten Gradienten fließen lässt, um ein anderes Teilchen 'huckepack' gegen dessen Gradienten mitzureißen.
