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Membranen und Transport: Lernleitfaden

Kernideen

Membranen steuern, was in eine Zelle hinein- und aus ihr herausgelangt. Stoffe überqueren sie durch passive Vorgänge ohne Energiebedarf oder durch aktiven Transport mit Energiebedarf, und Wasser bewegt sich durch Osmose entlang eines Wasserpotenzialgefälles.

  • Die Membran ist eine Phospholipid-Doppelschicht mit Proteinen (Flüssig-Mosaik-Modell). Kleine unpolare Moleküle diffundieren hindurch, Ionen und polare Moleküle brauchen Kanäle oder Carrier.
  • Diffusion und erleichterte Diffusion folgen einem Konzentrationsgefälle und brauchen kein ATP. Aktiver Transport läuft gegen das Gefälle und verbraucht ATP.
  • Osmose ist die Bewegung von Wasser vom höheren zum niedrigeren Wasserpotenzial. Eine Zelle quillt in einer hypotonen und schrumpft in einer hypertonen Lösung.
  • Das Wasserpotenzial ist Ψ = Ψs + Ψp. Gelöster Stoff senkt Ψs, Druck erhöht Ψp. Die Diffusionsgeschwindigkeit steigt mit Oberfläche und Gefälle und sinkt mit der Strecke.

Wichtige Gleichungen

  • Ψ = Ψs + Ψp
  • Ψs = −iCRT
  • rate ∝ surface area × gradient ÷ distance

Durchgerechnetes Beispiel

Eine Pflanzenzelle hat Ψs = −0,7 MPa und Ψp = +0,3 MPa, also Ψ = −0,4 MPa. Sie kommt in eine Lösung mit Ψ = −0,2 MPa. Wasser wandert vom höheren zum niedrigeren Wasserpotenzial, aus der Lösung (−0,2) in die Zelle (−0,4); die Zelle nimmt also Wasser auf und wird turgeszent.

Häufige Fehler

  • Sagen, Wasser wandere zur niedrigeren Stoffkonzentration. Es wandert zum niedrigeren Wasserpotenzial, also zur höheren Stoffkonzentration.
  • Die Tonizität der Zelle mit der der Lösung verwechseln.
  • Glauben, erleichterte Diffusion verbrauche ATP. Sie tut es nicht; sie benutzt nur ein Protein.

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