Lektion 6: Biologie für die 10.-11. Klasse - Funktionen der Zellmembran

UNTERRICHT 6. Biologie, 10-11 Klasse.
Studieren Sie die Vorlesung und beantworten Sie die Fragen.
Vorlesung 4. Funktionen der Plasmamembran
Im Allgemeinen werden sie in universelle und spezifische Funktionen unterteilt.

Universelle Funktionen der Plasmamembran:

• Barriere-Transportfunktion

• Kontaktfunktion

• Rezeptorfunktion

• Katalytische Funktion

• Bewegungsfunktion

• Individualisierungsfunktion

Barriere-Transportfunktion:
Im Allgemeinen wird sie in Barriere- und Transportfunktionen unterteilt. Die Barrierefunktion wird durch das bilipidische Schicht bestimmt und verhindert das unkontrollierte Eindringen der meisten Moleküle und Ionen in die Zelle.

Die Barrierefunktion ermöglicht es, die Individualität des Zytoplasmas im Verhältnis zur extrazellulären Umgebung zu bewahren. Diese Individualität zeigt sich in der Existenz eines Parameters wie dem Membranruhepotential. Bei Störung des Membranruhepotentials (MRP) wird der Ionentransport unkontrollierbar, was zu einer Veränderung des osmotischen Drucks und zum Zelltod führt. Eine Verletzung der Barrierefunktion wird von einigen Zellen des Immunsystems, insbesondere T-Killern und N-Killern, genutzt. Diese Zellen interagieren mit abnormalen Zellen des Körpers und sekretieren Perforine, die in die Zellmembran der Zielzelle eingebaut werden und große Poren bilden. Der Ionentransport wird unkontrollierbar und die Zelle stirbt.

Es gibt künstlich synthetisierte Peptide, die in die Plasmamembran von Zellen mit verändertem Zytoskelett eingebaut werden können. Zu diesen Zellen gehören anomale Zellen, Zellen, die von Viren befallen sind, und Einzeller.

Durch die Plasmamembran sind folgende Transporttypen möglich:

• Freier Transport oder einfache Diffusion

• Passiver Transport oder erleichterte Diffusion

• Transport in Membranvesikeln oder Endozytose

• Aktiver Transport

Freier Transport folgt den Gesetzen der Diffusion und erfolgt entlang des elektrochemischen Konzentrationsgradienten. Die Geschwindigkeit dieses Transports ist direkt proportional zur Größe des Gradienten. Dies ist der Transport direkt durch die bilipidische Schicht und betrifft einfache ungeladene Moleküle. Dieser Transport muss berücksichtigt werden, wenn Medikamente in das Blut eingeführt werden, da Erythrozyten besonders empfindlich auf Veränderungen des osmotischen Drucks reagieren.

Passiver Transport oder erleichterte Diffusion:
Dieser Transport erfolgt ohne Energieaufwand und erfordert einen elektrochemischen Konzentrationsgradienten. Im Gegensatz zum freien Transport erfordert der passive Transport die Teilnahme von Transportproteinen oder das Vorhandensein von Proteinkanälen. Bei einem Anstieg des Konzentrationsgradienten nimmt die Geschwindigkeit des Transports zunächst zu und erreicht dann ein konstantes Niveau. Dies ist auf die Durchlässigkeit der Kanäle oder Transporter zurückzuführen. Insgesamt ist der passive Transport schneller als der freie Transport, und die Geschwindigkeit kann durch die Änderung der Konformation des Transporters erhöht werden.

Mit passivem Transport werden Monosaccharide, Aminosäuren, Ionen und einige hydrophobe Moleküle in die Zelle transportiert. Die Änderung der Konformation des Transporters kann auf zwei Wegen erreicht werden:

• Es gibt chemisch abhängige Transporter oder Kanäle. Ein einfaches Beispiel ist die Phosphorylierung und Dephosphorylierung, ein komplexeres Beispiel sind verschiedene allosterische Wechselwirkungen mit Signalmolekülen.

• Potentialabhängige Kanäle, deren Konformation sich mit der Änderung des Membranruhepotentials verändert. Normalerweise beträgt das Membranruhepotential -70 mV.

Eine Störung des passiven Transports hat oft schwerwiegende medizinische Folgen. Zum Beispiel ist Tetrodotoxin, ein Gift, das in den Geweben des Kegelschneckenfisches vorkommt, ein starkes Gift für potentialabhängige Natriumkanäle. Die Substanz gelangt in das Kanalinnere und blockiert diesen. Viele Lokalanästhetika wirken ähnlich wie Tetrodotoxin. Das Gift Curare blockiert die Übertragung von Impulsen von Neuronen auf Muskeln, wodurch der Mensch an Muskelparalyse stirbt. Ein ähnlicher Effekt hat das Gift einer Kobra. Das Gift der Kara-Kurt-Spinne bildet in der Membran einen unkontrollierbaren Kalziumkanal, was zur Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt führt. Nach einem Biss treten Krämpfe und anschließend Lähmungen auf. Viele Antibiotika können in die Membran von Bakterien eingebaut werden und unkontrollierbare Kanäle für verschiedene Ionen bilden, diese Antibiotika werden als Ionophore bezeichnet. Zu ihnen gehören Gramicidin und Valinomycin.

Antibiotika können Ionophore in der inneren Membran der Mitochondrien bilden. Dies führt zu einer Störung des Energieaustauschs in der Zelle.

Aktiver Transport:
Der aktive Transport erfolgt immer gegen den Konzentrationsgradienten, d.h. von Bereichen mit niedriger Konzentration zu Bereichen mit hoher Konzentration der Substanzen. Für diesen Transport sind Transporter erforderlich, die als aktive Transporter, Pumpen oder Kanäle bezeichnet werden. Die Energie, die für diesen Transport benötigt wird, kann auf zwei Weisen bereitgestellt werden, daher werden zwei Arten des aktiven Transports unterschieden.