Erleichterte Diffusion
Was passiert, wenn eine Substanz Hilfe benötigt, um sich über oder durch die Plasmamembran zu bewegen? Erleichterte Diffusion ist die Diffusion von gelösten Stoffen durch Transportproteine in der Plasmamembran. Erleichterte Diffusion ist eine Art passiver Transport. Obwohl die erleichterte Diffusion Transportproteine umfasst, ist sie immer noch passiver Transport, da sich der gelöste Stoff den Konzentrationsgradienten hinunterbewegt.
Kleine unpolare Moleküle können leicht über die Zellmembran diffundieren., Aufgrund der hydrophoben Natur der Lipide, aus denen Zellmembranen bestehen, können polare Moleküle (wie Wasser) und Ionen dies jedoch nicht tun. Stattdessen diffundieren sie durch Transportproteine über die Membran. Ein Transportprotein überspannt die Membran vollständig und lässt bestimmte Moleküle oder Ionen über die Membran diffundieren. Kanalproteine, Gated Channel Proteine und Trägerproteine sind drei Arten von Transportproteinen, die an der erleichterten Diffusion beteiligt sind.,
Ein Kanalprotein, eine Art Transportprotein, wirkt wie eine Pore in der Membran, die Wassermoleküle oder kleine Ionen schnell durchlässt. Wasserkanalproteine (Aquaporine) lassen Wasser sehr schnell über die Membran diffundieren. Ionenkanalproteine lassen Ionen über die Membran diffundieren.
Ein Gated Channel Protein ist ein Transportprotein, das ein „Gate“ öffnet, das es einem Molekül ermöglicht, die Membran zu passieren. Gated Kanäle haben eine Bindungsstelle, die für ein bestimmtes Molekül oder Ion spezifisch ist. Ein Reiz bewirkt, dass sich das „Tor“ öffnet oder schließt., Der Reiz kann chemische oder elektrische Signale, Temperatur oder mechanische Kraft sein, abhängig von der Art des geschlossenen Kanals. Zum Beispiel werden die Natrium-Gated-Kanäle einer Nervenzelle durch ein chemisches Signal stimuliert, das sie dazu veranlasst, Natriumionen in die Zelle zu öffnen und zuzulassen. Glukosemoleküle sind zu groß, um leicht durch die Plasmamembran zu diffundieren, so dass sie durch geschlossene Kanäle über die Membran bewegt werden. Auf diese Weise diffundiert Glukose sehr schnell über eine Zellmembran, was wichtig ist, da viele Zellen von Glukose für Energie abhängig sind.,
Ein Trägerprotein ist ein Transportprotein, das für ein Ion, Molekül oder eine Gruppe von Substanzen spezifisch ist. Trägerproteine „tragen“ das Ion oder Molekül über die Membran, indem sie nach der Bindung des Ions oder Moleküls die Form ändern. Trägerproteine sind am passiven und aktiven Transport beteiligt. Ein Modell eines Kanalproteins und Trägerproteine ist in Abbildung unten gezeigt.
Erleichterte diffusion durch die Zellmembran. Kanal-Proteine und carrier-Proteine gezeigt werden (aber nicht in einer gated channel protein)., Wassermoleküle und Ionen bewegen sich durch Kanalproteine. Andere Ionen oder Moleküle werden auch durch Trägerproteine über die Zellmembran getragen. Das Ion oder Molekül bindet an die aktive Stelle eines Trägerproteins. Das Trägerprotein ändert seine Form und setzt das Ion oder Molekül auf der anderen Seite der Membran frei. Das Trägerprotein kehrt dann in seine ursprüngliche Form zurück.
Eine Animation, die eine erleichterte Diffusion darstellt, kann unter http://www.youtube.com/watch?v=OV4PgZDRTQw (1:36) eingesehen werden.,
Ionenkanäle
Ionen wie Natrium (Na+), Kalium (K+), Calcium (Ca2+) und Chlorid (Cl -) sind für viele Zellfunktionen wichtig. Da sie geladen sind (polar), diffundieren diese Ionen nicht durch die Membran. Stattdessen bewegen sie sich durch Ionenkanalproteine, wo sie vor dem hydrophoben Inneren der Membran geschützt sind. Ionenkanäle ermöglichen die Bildung eines Konzentrationsgradienten zwischen der extrazellulären Flüssigkeit und dem Cytosol. Ionenkanäle sind sehr spezifisch, da sie nur bestimmte Ionen durch die Zellmembran ermöglichen., Einige Ionenkanäle sind immer offen, andere sind „gated“ und können geöffnet oder geschlossen werden. Geschlossene Ionenkanäle können sich als Reaktion auf verschiedene Arten von Reizen wie elektrische oder chemische Signale öffnen oder schließen.