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Biologie · Die menschliche Zelle
Wie Stoffe in und aus der Zelle kommen: Diffusion, Osmose mit Tonizität, primär und sekundär aktiver Transport sowie Exo- und Endozytose.
Bergab läuft ein Stoff von allein (passiv), bergauf braucht er Energie (aktiv). Große Fracht reist in Vesikeln.
Netto wandern Teilchen entlang ihres Konzentrationsgefälles, Ionen zusätzlich entlang der Spannung (zusammen: elektrochemisches Gefälle). Einzelne Teilchen laufen weiter in beide Richtungen, im Gleichgewicht heben sich die Flüsse auf. Antrieb ist die Brownsche Molekularbewegung.
Der Weg durch die Membran hängt von Größe und Ladung ab:
| Weg | Über | Beispiel |
|---|---|---|
| Einfache Diffusion | Lipidschicht direkt | O₂, CO₂ |
| Kanal | Kanalprotein, Aquaporin | Ionen, Wasser |
| Carrier | Trägerprotein | Glucose (GLUT) |
Kanal und Carrier zusammen heißen erleichterte Diffusion und kosten keine Energie. Kanäle sind schnell, Carrier binden den Stoff und sind sättigbar. Einfache Diffusion läuft schneller bei steilerem Gefälle (Ficksches Gesetz), größerer Fläche, dünnerer Membran, höherer Temperatur und kleineren Molekülen.
Osmose ist Diffusion des Lösungsmittels: Wasser strömt durch eine Membran, die den gelösten Stoff nicht durchlässt, und verdünnt die Seite mit der höheren Teilchenkonzentration.
Der osmotische Druck ist der Gegendruck, der den Wassereinstrom stoppt. Er ist eine kolligative Eigenschaft, das heißt, er hängt nur von der Anzahl, nicht von der Art der Teilchen ab.
Interaktive Darstellung
Deine AufgabeVerdopple die Stoffkonzentration. Wie ändert sich der osmotische Druck — und warum zählt nur die Teilchenzahl?
Als Tonizität vergleicht man die Umgebung mit dem Zellinneren:
| Umgebung | Wasser strömt | Zelle |
|---|---|---|
| isoton | netto nicht | bleibt gleich |
| hypoton | in die Zelle | schwillt, platzt (Zytolyse) |
| hyperton | aus der Zelle | schrumpft |
Aktiver Transport pumpt gegen das Gefälle:
| Typ | Energie aus | Beispiel |
|---|---|---|
| Primär aktiv | ATP-Spaltung am Protein | Na⁺/K⁺-ATPase |
| Sekundär aktiv | Gefälle eines anderen Stoffs | Na⁺-Glucose-Symport (SGLT1) |
Die Na⁺/K⁺-ATPase pumpt 3 Na⁺ hinaus und 2 K⁺ hinein und baut so das Na⁺-Gefälle auf. Sekundär aktive Carrier nehmen ein Teilchen huckepack mit: im Symport in dieselbe Richtung, im Antiport in die Gegenrichtung.
Ein Carrier für nur einen Stoff heißt Uniporter, etwa GLUT; er arbeitet passiv (erleichterte Diffusion).
Vesikeltransport kostet ATP (aktiv) und bewegt Fracht, die für Kanäle zu groß ist. Bei der Exozytose verschmilzt ein Vesikel (oft aus dem Golgi-Apparat) mit der Zellmembran.
| Weg | Membranfläche | Beispiel |
|---|---|---|
| Exozytose | wächst | Neurotransmitter, Hormone |
| Endozytose | schrumpft | LDL, Bakterien |
Bei der Endozytose stülpt sich die Membran ein und schnürt ein Vesikel ab. Es gibt drei Arten:
Transzytose schleust Stoffe durch die ganze Zelle: Endozytose auf einer Seite, Exozytose auf der anderen. Kinesin und Dynein ziehen die Vesikel auf Mikrotubuli. → Ausführlich in: Zytoskelett
Schrittfolge
Deine AufgabeVergleiche die Wege durch dieselbe Membran: Was wird transportiert, in welche Nettorichtung und mit welchem Antrieb? Die letzte Ansicht sammelt alle Mechanismen nach ihrer Energiequelle.
Schritt 1 von 7
