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Stofftransport an der Biomembran – Endozytose, Exozytose, Membranfluss

Erfahren Sie, wie Stoffe durch die Biomembran transportiert werden. Entdecken Sie die einfachen und erleichterten Diffusion, den aktiven Stofftransport sowie den Membranfluss. Lernen Sie, wie Vesikel den Transport großer Moleküle ermöglichen. Interessiert? Mehr zu Transportmechanismen finden Sie im folgenden Text!

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Bio-Team
Stofftransport an der Biomembran – Endozytose, Exozytose, Membranfluss
lernst du in der Oberstufe 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse

Stofftransport an der Biomembran – Endozytose, Exozytose, Membranfluss Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Stofftransport an der Biomembran – Endozytose, Exozytose, Membranfluss kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die verschiedenen Transportvorgänge an der Biomembran.

    Tipps

    Aktive Transportvorgänge benötigen Energie.

    Passive Transportvorgänge benötigen keine Energie.

    Lösung
    • Zunächst unterscheidet man aktive und passive Transportvorgänge. Passive Transportvorgänge benötigen keine Energie, während aktive Transportvorgänge stets eine Energiezufuhr benötigen. Dafür können beim aktiven Transport Substanzen auch entgegen einem Konzentrationsgefälle (von niedriger zu hoher Konzentration) bewegt werden. Die beiden grundlegenden Prozesse kann man jedoch weiter unterteilen.
    • Zum passiven Transport gehören die einfache und die erleichterte Diffusion.
    • Bei der einfachen Diffusion können Stoffe einfach so durch die Membran hindurch diffundieren, während die erleichterte Diffusion noch spezielle Hilfsproteine benötigt. Diese Kanalproteine sind meist spezifisch für bestimmte Substanzen und lassen nur diese durch.
    • Der aktive Transport unterteilt sich wiederum in primären und sekundären Transport.
    • Beim aktiven Transport werden Stoffe unter Energieverbrauch mit Hilfe von Kanälen transportiert.
    • Beim sekundären aktiven Transport wird die Energie nur indirekt verbraucht, da der eigentliche Transport gegen das Konzentrationsgefälle dadurch ermöglicht wird, dass eine andere Substanz gleichzeitig mit dem Konzentrationsgefälle bewegt wird. Der Aufbau dieses Konzentrationsgefälles benötigt jedoch Energie.
    • Die Endo- und Exozytose beschreibt einen Prozess, der sich auf die gesamte Zelle bezieht. „endo“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „innen", während „exo“ „außen" bedeutet.
  • Bestimme, ob die Aussagen zur Biomembran fachlich richtig sind.

    Tipps

    „Exo“ leitet sich vom Griechischem ab und bedeutet „außen“.

    Es ist aufwendig, Stoffe entgegen einem Konzentrationsgefälle zu transportieren.

    Lösung

    Eine Zelle muss verschiedene Substanzen über die Zellmembran aufnehmen, um funktionsfähig zu bleiben. Kleine neutrale Moleküle wie Gase oder Wasser durchdringen die Membran durch einfache Diffusion ohne Hilfsstrukturen oder Energieaufwendung. Die erleichterte Diffusion hingegen benötigt bereits Tunnelproteine, die sich durch die Membran strecken und bestimmte Stoffe entlang eines Konzentrationsgefälles passieren lassen. Andere Transportvorgänge benötigen Energie, wie z.B. der sekundäre aktive Transport. Hierbei werden Stoffe gleichzeitig mit und entgegen einem Konzentrationsgefälle durch die Membran geschleust. Der Aufbau eines Konzentrationsgefälles benötigt dabei aber Energie. Neben diesen einfachen Transportvorgängen gibt es noch die Endo- und Exozytose. Sie bewegen große Mengen an Substanzen, indem sie einen Teil der Membran als Transportvesikel abspalten. Als Exozytose bezeichnet man den Abtransport von Stoffe, während die Endozytose die Stoffaufnahme beschreibt.

  • Ordne den Transportvorgängen die richtigen Prozesse zu.

    Tipps

    Aktive Transportvorgänge benötigen Energie.

    Endo- und Exozytose transportieren große Stoffmengen und eine hohe Anzahl an Molekülen.

    Lösung

    Die Biomembran ermöglicht verschiedene Transportvorgänge. Gase wie Sauerstoff können durch einfache Diffusion leicht die Membran passieren. Andere Stoffe wie Ionen benötigen bestimmte Kanäle oder Carrier, um entlang eines Konzentrationsgefälles durch die Membran zu dringen. Um Stoffe gegen einen Konzentrationsgefälle zu bewegen, braucht es hingegen Energie. Manchmal wird diese aber auch nur indirekt aufgewendet wie beim Transport von Glukose. Dabei wird ein Konzentrationsgefälle erzeugt, welches genutzt wird, um zwei Stoffe gleichzeitig zu transportieren (gegen und mit dem Konzentrationsgefälle). Die Endo- und Exozytose bewegt große Mengen an Moleküle. Das können Sekrete und Enzyme sein oder sogar ganze Mikroorganismen.

  • Erkläre das beschriebene Phänomen.

    Tipps

    Das Gramicidin wirkt gegen den Stoff, der mit seinem Konzentrationsgefälle transportiert wird.

    Lösung

    Der sekundäre aktive Transport funktioniert auch entgegen dem Konzentrationsgefälle, aber nur, weil gleichzeitig ein anderer Stoff in Richtung des Konzentrationsgefälles bewegt wird und den anderen Stoff mitzieht. Das Gramicidin macht die Membran für positiv geladene Ionen durchlässig. Beim sekundären aktiven Transport entspricht dies dem Stoff der in Richtung des Konzentrationsgefälles transportiert wird. Da der Stoff ungehindert die Membran passieren kann, kommt es zu einem schnellen Konzentrationsausgleich. Somit entsteht kein Gefälle, welches genutzt werden kann, um andere Stoffe entgegen ihrem Konzentrationsgefälle mitzuziehen.

  • Beschreibe die Endo- und Exozytose mit den richtigen Fachbegriffen.

    Tipps

    „Endo“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet „innen“.

    Fresszellen werden auch als Phagozyten bezeichnet.

    Lösung

    Die Vorsilben der Endo- und Exozytose geben bereits Hinweise auf deren Ablauf. „endo“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet „innen“ und „exo“ bedeutet „außen“. Bei der Exozytose werden also Substanzen wie Abfallstoffe oder fertige Enzyme aus einer Zell hinaus transportiert, während bei der Endozytose Stoffe aufgenommen werden. Handelt es sich dabei um feste Bestandteile, spricht man von der Phagozytose, sind es flüssige Bestandteile, redet man von der Pinozytose.

  • Erkläre, warum die Transportgeschwindigkeit der Transportproteine (Carrier) ab einer gewissen Stoffkonzentration nicht weiter ansteigt.

    Tipps

    Überlege dir zunächst einen Ausgangszustand, auf dem der Stofftransport beruht.

    Wann streben die Stoffe danach, die Membran zu passieren?

    Lösung

    Der Ausgangszustand eines Stofftransportes per Diffusion ist zunächst ein Konzentrationsgefälle. Demnach diffundieren Stoffe von hoher Konzentration in Richtung niedriger Konzentration, um auf beiden Seiten der Membran ein Konzentrationsausgleich zu schaffen. Einige Stoffe können jedoch nur über bestimmte Proteine in der Membran durch sie hindurch gelangen. Carrier sind Transportproteine, die einen Stoff aufnehmen und auf der anderen Seite wieder abgeben. Anschließend nehmen sie einen weiteren Stoff auf und geben ihn wieder ab. Die Transportgeschwindigkeit wird dabei zunächst von der Stoffkonzentration bestimmt. Je mehr Moleküle von dem Stoff vorhanden sind, umso schneller diffundieren sie in den Carrier, der den Stoff dann durch die Membran schleust. Ab einer gewissen Stoffkonzentration ist jedoch die Leistung des Carriers der hemmende Faktor, egal, wie viel Stoff vorliegt. Der Stoff diffundiert zwar so schnell wie möglich hinein, die Geschwindigkeit des Carriers selbst bleibt jedoch immer gleich.