Passive Transport – Transport Across Cell Membranes

00:01 Wir haben jetzt ein gutes Verständnis der Membranstruktur und einiger Dinge, die wir in der Membran finden, darunter Proteine.

00:10 Viele dieser Proteine sind am Transport durch Zellmembranen beteiligt, was das Thema dieser Vorlesung ist.

00:18 In dieser Vorlesung werden wir also zwischen drei Mechanismen des passiven Transportes unterscheiden, also Transport, der keine Energie benötigt.

00:26 Am Ende der Vorlesung sollten Sie in der Lage sein, den Zusammenhang zwischen dem primär aktiven Transport und dem sekundär aktiven Transport darzustellen.

00:36 Zudem sollten Sie in der Lage sein zwischen drei verschiedenen Arten des Vesikeltransports zu unterscheiden.

00:43 Beginnen wir also damit, zu untersuchen, was wir unter passivem Transport verstehen. Passiver Transport ist hauptsächlich von Konzentrationsgradienten abhängig.

00:55 Also zum Beispiel ein Gebiet mit hoher Konzentration neben einem Gebiet mit geringer Konzentration von Teilchen.

01:00 Wir können die Bewegung der Teilchen vom Ort der hohen Konzentration zum Ort der niedrigen Konzentration sehen, allein aufgrund der Bewegung von Teilchen in der Luft, der atomaren Bewegung.

01:11 Denke daran, wenn es wärmer ist, bewegen sich die Teilchen schneller. Wenn es kühler ist, bewegen sie sich langsamer.

01:15 Wenn ich also etwas Parfüm in diese Ecke des Raumes sprühen würde, werden die Leute in einer anderen Ecke des Raumes das Parfüm vielleicht riechen. Das ist einfache Diffusion.

01:26 Wenn nun eine einfache Diffusion stattfindet, ist keine Energie erforderlich.

01:32 Es würde jedoch einige Energie kosten wenn wir das Parfüm wieder in die Flasche zurück stecken wollten.

01:38 Das wäre ein aktiver Transport. Für den passiven Transport wird absolut keine Energie benötigt.

01:44 Dinge können durch die Umgebung oder durch die Zelle diffundieren.

01:49 Wenn nun eine Zellmembran im Weg ist, können dann Teilchen durch diese Zellmembran gelangen? Und es stellt sich die Frage was kann eigentlich die Zellmembran passieren? Wir kennen bereits den Aufbau der Zellmembran, das Sandwich. Wir haben hydrophile äußere Ränder und ein großes hydrophobes, lipidfreundliches Volumen in der Mitte, was für polare Moleküle undurchlässig ist.

02:19 Unpolare Moleküle können sich zwischen die dünne Schicht der hydrophilen Köpfe quetschen, weil sie ziemlich klein sind.

02:27 Und wenn das Molekül klein genug ist kann es sich seinen Weg zwischen den Lipiden bahnen.

02:33 Wir werden also oft sehen, dass lipidbasierte oder hydrophobe Moleküle durch die Zellmembran gelangen können.

02:41 Zum Beispiel Steroidhormone können die Zellmembran passieren.

02:45 Moleküle, die groß und polar sind, können jedoch die Zellmembran nicht einfach so passieren.

02:52 Beim passiven Transport bewegen wir Teilchen von hoher Konzentration zu niedriger Konzentration, aber was, wenn diese Moleküle zu groß oder zu hydrophil sind? Hydrophile Moleküle brauchen also einen Durchgang, um um in die Zelle zu gelangen.

03:13 Wir müssen also eine Passage mit wässriger Umgebung schaffen. Schauen wir uns das also etwas genauer an.

03:20 Um die Diffusion von größeren oder polaren Molekülen durch die Zellmembran zu erleichtern, brauchen wir entweder ein Kanalprotein oder ein Trägerprotein.

03:33 Kanalproteine bilden, genau wie es klingt, einen Kanal. Und dennoch ist dies ein passiver Transport.

03:39 Denn wir haben eine Diffusion entlang des Konzentrationsgradienten von hoher zu niedriger Konzentration, dies wird nur durch ein Kanalprotein erleichtert.

03:50 Das Innere des Kanalproteins ist kontinuierlich mit der wässrigen äußeren Umgebung der Zelle und der wässrigen inneren Umgebung der Zelle in Kontakt. So können hydrophile Moleküle ganz einfach hindurch gelangen.

04:06 Diese Kanäle können entweder offen oder geschlossen sein. Manchmal öffnen sie passiv, in einigen Fällen braucht ein gated channel ein Signalmolekül damit er öffnet. Das Signal kommt also an, bindet und bewirkt, dass er sich öffnet.

04:25 Wenn dieses Signalmolekül abfällt, schließt sich der Kanal wieder und der Transport in die Zelle entlang des Konzentrationsgradienten bricht ab, weil es keinen Kanal mehr für das Molekül gibt.

04:36 Außerdem gibt es die Trägerproteine. Trägerproteine sind den Kanalproteinen ähnlich, da es sich um eine Bewegung entlang des Konzentrationsgradienten handelt. Wir bewegen uns also von hoher zu niedriger Konzentration so wie wir es bei dem Kanalprotein gesehen haben.

04:53 Der einzige Unterschied ist, dass wir eine Strukturveränderung in diesem Trägerprotein sehen.

05:00 Wenn der Ligand, das Molekül, das in die in die Zelle will, daran bindet, löst dies die Öffnung des Proteins aus, infolge dessen das Molekül hindurchtreten kann. Danach schließt sich die Öffnung wieder.

05:12 Da wir uns an einem Konzentrationsgradienten befinden, gibt es ziemlich viel Druck von den Molekülen auf der Außenseite, so dass die Trägerproteine voll sind, wenn der Ligand bindet. Das Molekül, das in die Zelle gelangen will bindet und löst eine Strukturveränderung des Trägerproteins aus, wodurch es durch die Membran transportiert wird und in das Innere der Zelle gelangt.

05:35 Dies erfordert weiterhin keine Energie, weil wir uns den Konzentrationsgradienten hinunter bewegen, also von einem Bereich mit hoher Konzentration außerhalb der Zelle zu einem Bereich mit geringerer Konzentration innerhalb der Zellen, darum ist keine Energie erforderlich.

05:49 Diese beiden Mechanismen, egal ob es sich um Kanalproteine oder Trägerproteine handelt, können die Zellmembranen selektiv durchlässig machen. Und es ist ziemlich cool, wenn man darüber nachdenkt, denn jetzt kann die Zelle wählen wo sie die Kanäle in der Membran platzieren will oder wo Trägerproteine in die Membran eingebracht werden sollen.

06:09 Wenn wir wollen, dass z.B. Natrium in die Zelle hinein und aus ihr heraus fließt und zwar in relativ großen Mengen, dann könnten viele, viele dieser Gates in die Membran eingebaut werden, so dass wir eine Menge Natrium in die Zelle hinein oder aus ihr heraus bekommen, je nach Konzentrationsgradienten.

06:29 Dies ist also eine der Möglichkeiten, wie Zellen ihre Funktionsweise regulieren.

06:34 Proteine werden von der DNA abgeschrieben und von den Ribosomen hergestellt.

06:39 Und wir benutzen das Zellmembran-Transportsystem, das sogenannte Endomembransystem, worüber wir schon gesprochen haben damit die Proteine zur Zellmembran gelangen können um zusätzlichen Transport zu gewährleisten.

06:55 Zellmembranen sind also genauer gesagt selektiv permeable Membranen.