Lerninhalte finden
Features
Entdecke
Der passive Transport stellt eine Form des Stofftransports dar, der keine Energie benötigt. In dieser Hinsicht unterscheidet es sich vom aktiven Transport, welcher nur unter Energieaufwand ablaufen kann.
Lerne mit Millionen geteilten Karteikarten
Leg kostenfrei los
Schreib bessere Noten mit StudySmarter Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Review generated flashcards
Erstelle unlimitiert Karteikarten auf StudySmarter
Team Passiver Transport Lehrer
Vor der Beschäftigung mit dem passiven Transport ist es wichtig, den allgemeinen Membrantransport zu betrachten.
Der Membrantransport ist in der Biologie als ein Transport von Stoffen durch eine Biomembran definiert.
Bei diesem Transport wird das Zellinnere vom Zelläußeren durch die Biomembran der Zelle getrennt. "Außen" wird dann als Umwelt beziehungsweise Interstitium benannt, welches die Flüssigkeit zwischen den Zellen darstellt.
Das Zellinnere hingegen, in welchem sich unter anderem auch die Zellorganellen befinden, wird als Cytoplasma bezeichnet.
Da die Zelle durch die Biomembran eine selbstgesteuerte und abgegrenzte Einheit darstellt, wird dies als Kompartimentierung bezeichnet. Die Kompartimentierung erlaubt den Unterschied zwischen dem Zelläußeren und -inneren. Damit ist sie die Grundvoraussetzung für den passiven Transport. Dabei muss der Transport keineswegs nur von außen nach innen stattfinden, sondern auch ein Transport von innen nach außen ist möglich.
Wie du bereits gelernt hast, sind die Biomembranen der Körperzellen der Grund für die Kompartimentierung. Damit sind sie Grundlage des passiven Transports. Wie die Biomembran einer Zelle generell aufgebaut ist und was das für den passiven Transport von Stoffen bedeutet, erklären die folgenden Abschnitte:
Eine Biomembran, also auch die Zellmembran, besteht aus einer Doppellipidschicht. Das bedeutet, dass zwei Lagen von Phospholipiden sich gegenüberliegen. Charakteristisch sind die innenliegenden hydrophoben Fettsäureanteile. Die hydrophilen Phosphatreste stehen nach außen. Der generellen Aufbau einer solchen Membran ist in Abbildung 1 dargestellt.
Biomembranen umfassen ganze Zellen sowie Zellorganellen. Damit schaffen sie eine Barriere, um einen unerwünschten Stoffaustausch mit der unmittelbaren Umgebung zu vermeiden. Diese Barriere muss beim passiven Transport überwunden werden.
Abbildung 1: die Doppellipidschicht der Biomembran
Die Phosphatreste sind polar und hydrophil (wasserliebend). Die Fettsäuren hingegen sind lipophil (fettliebend). Dadurch können kleine polare Moleküle und lipophile Moleküle die Membran durchdringen. Ein Beispiel für einen lipophilen Stoff, beziehungsweise ein Gas, ist Kohlenstoffdioxid, kurz
.
Es gibt in der Biologie zwei Begriffe für die gleiche Eigenschaft. Lipophil bedeutet fettliebend. Daraus ergibt sich, dass es auch wassermeidend, also hydrophob bedeutet. Ein lipophiles Molekül ist also gleichzeitig auch hydrophob. Ein lipophobes, also fettmeidendes Molekül ist hydrophil, also wasserliebend.
Nun sind schon einmal die Gegebenheiten für den passiven Transport geklärt worden. Wie genau der Stofftransport nun abläuft, wird im Folgenden aufgeführt.
Wenn Energie nicht der Antrieb des passiven Transports ist, muss es eine andere Kraft geben, die diese Art des Transports ermöglicht. Die Antriebskraft für den passiven Transport ist hierbei die Diffusion. Die Diffusion ist ein Vorgang, der bei einem Konzentrationsgradienten (=Konzentrationsgefälle) zu beobachten ist.
Generell wird ein Zustand der gleichmäßigen Verteilung von Teilchen in einem festgelegten Bereich angestrebt. Daraus ergibt sich, dass es einen Teilchenstrom von einem Bereich mit einer hohen Konzentration zu einem Bereich mit einer niedrigeren Konzentration gibt. Das passiert so lange, bis eine gleichmäßige Verteilung erreicht ist.
Ein Konzentrationsgradient liegt vor, wenn in einem definierten Bereich auf einer Seite die Konzentration eines Stoffes kleiner ist, als auf der anderen.
Bei der Diffusion laufen die Teilchen eines Stoffes also entlang seines Konzentrationsgradienten. Das ist der Grundantrieb des passiven Transports.
Die Brownsche Molekularbewegung ist die Annahme, auf die sich das Prinzip der Diffusion stützt. Sie besagt, dass sich in Gasen und Flüssigkeiten die Atome oder Moleküle des Gases oder der Flüssigkeit stets in Bewegung befinden. Da sie sich bewegen, prallen sie auch voneinander ab. Werden nun fremde Teilchen in das System gegeben, stoßen sie ungerichtet mit den Gas- oder Flüssigkeitsteilchen aneinander. Das führt über die Zeit dazu, dass sie sich voneinander entfernen.
Den passiven Transport kann man in verschiedene Arten unterteilen. Dabei ist aber immer die Diffusion, beziehungsweise der Konzentrationsgradient, die Triebkraft hinter dem Transport.
Die Art der einfachen Diffusion wird, je nach Quelle, einer eigenen Transportart oder dem passiven Transport zugeschrieben. Auch hier wird keine Energie für den Stofftransport benötigt. Bei der einfachen Diffusion wandern hydrophobe Moleküle, beispielsweise Lipide, durch die Biomembran. Das geschieht entlang des Konzentrationsgradienten.
Die einfache Diffusion benötigt keine weiteren Hilfsmittel und kann deswegen als die einfachste Art des passiven Transports angesehen werden.
Wenn außerhalb und innerhalb der Zelle die gleiche Konzentration herrscht, gibt es keine Diffusion. Die Teilchen wandern nun nicht entlang ihres Konzentrationsgefälles, sondern nur zufällig umher. Diesen Zustand nennt man Fließgleichgewicht.
Im Gegensatz zur einfachen Diffusion können nicht alle Stoffe die Biomembran entlang des Konzentrationsgefälles passieren. Einige benötigen ein Ventil, um die hydrophobe Biomembran durchdringen zu können. Durch verschiedene Hilfseinrichtungen können somit auch etwa polare Moleküle die Membran durchdringen.
Der erste Weg der erleichterten Diffusion ist der Carrier-Transport. Carrier sind Membranproteine, die ein bestimmtes Substrat befördern können. Sie liegen in der Membran und sorgen für einen schnelleren Stofftransport. Das kann aber nur in Anwesenheit des spezifischen Substrates erfolgen. Der Carrier schleust sein Substrat durch die Membran entlang des Konzentrationsgradienten.
Der Transport kann auch in die andere Richtung erfolgen. Dabei geht es immer nur um den Konzentrationsgradienten. Deswegen kann der Transport durch die Membran sowohl in die Zelle hinein, als auch aus der Zelle hinaus erfolgen.
Die Schleusung von Teilchen durch Carrier ist nach einem bestimmten Schema geregelt. Dabei dient der Carrier als eine Art Shuttle, um die Stoffe durch die Membran hindurch zu befördern. Das Substrat und der Carrier passen wie Schlüssel und Schloss zusammen. Das bedeutet, dass der Carrier nur in Anwesenheit des spezifischen Substrates Stoffe durch die Membran schleusen kann. Bei diesem Vorgang ändert er seine Form, sodass er sich zu einer Seite hin schließt und zur anderen Seite hin öffnet. Dadurch kann das Substrat auf der anderen Seite ausgelassen werden.
Die Formänderung eines Proteins wird in der Biologie häufig als Konformationsänderung bezeichnet.
Ein Carrier kann als Protein kompetitiv gehemmt werden. Das heißt, wenn ein ähnlich aufgebautes Substrat in höherer Konzentration vorhanden ist, kann es den Carrier blockieren. Dadurch kann er sein eigentliches Substrat nicht mehr durchschleusen.
Ein Mechanismus des Carrier-Transports ist der sogenannte "Klapptür-Mechanismus". Bei diesem klappt der Carrier erst zur Seite des Substrats auf. Wenn das Substrat gebunden ist, ändert der Carrier seine Form, sodass er zur anderen Seite hin aufklappt und das Substrat freisetzt.
Hier die Schritte des Carrier-Transports zusammengefasst:
Es gibt verschiedene Formen des Carrier-Transports. Diese unterscheiden sich in der Anzahl der Substrate, die gleichzeitig transportiert werden. Ein weiterer wichtiger Faktor ist, ob die unterschiedlichen Substrate in die gleiche- oder in die entgegengesetzte Richtung transportiert werden.
Die Transportarten hast du vielleicht schon in Verbindung mit dem aktiven Transport gehört. Der Unterschied hierbei ist, dass anders als beim aktiven Transport, kein elektrisches Gefälle, sondern ein Konzentrationsgefälle besteht.
Die Carrier Transport Formen sind hier aufgelistet, der genaue Vorgang ist in Abbildung 2 dargestellt.
Symport kannst du dir besser merken, falls du das Wort Symbiose aus der Zellbiologie schon kennst. Dort arbeiten Organismen zusammen, beim Symport werden Moleküle zusammen transportiert.
Der Transport von geladenen Teilchen, sogenannten Ionen, erfolgt meist über den Transport mit Kanälen. Die Kanäle bilden eine Art Tunnel mit polaren Aminosäuren im Inneren. Durch elektrostatische Wechselwirkungen mit den Aminosäuren der Kanäle können Ionen durch die Kanäle diffundieren.
Nun öffnen diese Kanäle meist nur auf ein Signal hin, wie das Andocken ihres Liganden oder spannungsgesteuert.
Wenn sich die Kanäle öffnen, findet die Diffusion entweder solange statt, bis es einen Konzentrationsausgleich gibt oder bis sich die Kanäle wieder schließen.
Poren haben in der Biomembran beim passiven Transport ähnliche Aufgaben wie die Kanäle. Der Unterschied ist, dass die Poren, auch als Porine bezeichnet, Transporter für größere Moleküle sind.
Abbildung 2: der Unterschied zwischen Kanal- und Carrier-Transport
Aquaporine gehören zu den Kanälen des passiven Transports. Sie sind dafür zuständig, Wasser durch die Zellmembran zu schleusen. Dadurch kann ein rascher Austausch von Wasser erfolgen. Diese Eigenschaft ist in bestimmten Zellen, wie beispielsweise in den Speicheldrüsen, von großer Bedeutung. Aquaporine sind bidirektionale Kanäle. Das bedeutet, dass Wasser in beide Richtungen durch den Kanal fließen kann.
Melde dich kostenlos an, um Zugriff auf all unsere Karteikarten zu erhalten.
Was ist der passive Transport?
Der passive Transport ist eine Transportart von Molekülen durch die Biomembran der Zelle. Dabei benötigt der passive Transport keine Energie.
Welche passiven Transportvorgänge gibt es?
Es gibt die Form der einfachen Diffusion, bei dem hydrophobe Moleküle durch die Biomembran dringen können. Oder die Form der erleichterten Diffusion mit dem Transport durch Carrier oder Kanäle.
Welche Substanzen können passiv transportiert werden?
Grundsätzlich können alle Substanzen passiv transportiert werden, für die ein Konzentrationsgefälle vorliegt, die die Membran passieren können, oder geeignete passive Transporter besitzen.
Warum benötigt der passive Transport keine Energie?
Er benötigt keine Energie, da seine Triebkraft das Konzentrationsgefälle ist. Damit wandern die Teilchen entlang des Konzentrationsgefälles in Richtung der niedrigeren Konzentration.
Bei StudySmarter haben wir eine Lernplattform geschaffen, die Millionen von Studierende unterstützt. Lerne die Menschen kennen, die hart daran arbeiten, Fakten basierten Content zu liefern und sicherzustellen, dass er überprüft wird.
Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
Lerne Lily kennen
Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
Lerne Gabriel kennen
Schule 
Studium 
Ausbildung 
Karteikarten 
StudySmarter AI 
Notizen 
Lernplan 
Spaced Repetition 
Lernsets 
Finde einen Job 
Ausbildungen 
Magazine 
Mobile App 
Für Unternehmen