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Kompaktlexikon der Biologie: Transport

Transport, 1) Membrantransport, der mit dem Durchtritt von Biomembranen verbundene Austausch anorganischer und organischer Substanzen zwischen zellulären Kompartimenten sowie Zellen und ihrer Umgebung. Aufgrund der physikochemischen Eigenschaften der verschiedenen Membranen (Semipermeabilität) kann dabei generell zwischen durch so genannte einfache oder freie Diffusion (Diffusion) erfolgendem T. von sehr kleinen ungeladenen hydrophilen Molekülen wie z.B. Wasser, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid oder Ethanol und spezifischem T. unterschieden werden, bei dem integrale Membranproteine als so genannte Translokatoren bestimmte Ionen oder Moleküle durch Membranen transportieren ( vgl. Abb. ).

Der spezifische T. kann dabei mit dem Konzentrationsgradienten erfolgen, sodass die Funktion des Translokators darin besteht, den T. durch die Membran zu ermöglichen. Bei diesen T.-Prozessen ist keine weitere Antriebskraft erforderlich, sodass in diesen Fällen von passivem T., gelegentlich auch von erleichterter Diffusion oder katalysierter Diffusion gesprochen wird. Passiver T. erfolgt über eine Reihe verschiedener Translokatoren, die sowohl geladene (Ionenkanäle, Ionenpumpen) als auch ungeladene Substanzen (Carrier) dem Konzentrationsgradienten folgend transportieren.

Werden Substanzen unter Verbrauch von Energie entgegen ihrem Konzentrationsgradienten transportiert, wird dieser Stofftransport als aktiver T. bezeichnet. Auf diese Weise ist eine Anreicherung von Ionen oder Molekülen in bestimmten Kompartimenten überhaupt erst möglich. Dabei wird zwischen primärem aktivem T., bei dem T. und Energieverbrauch direkt aneinander und stöchiometrisch gekoppelt sind und sekundärem aktivem T., bei dem beide Prozesse indirekt, aber stöchiometrisch miteinander verbunden sind, unterschieden. Formen des primär aktiven T. sind 1) Transportprozesse, bei denen der Translokator selbst als ATPase fungiert und durch Hydrolyse von ATP Energie freisetzt; dies ist die häufigste Form des primär aktiven T. 2) die Ausnutzung von Redoxpotenzialen in der Atmungskette und der fotosynthetischen Lichtreaktion oder 3) die bei Halobakterien erfolgende direkte Nutzung von Lichtenergie für den Ionentransport ( vgl. Abb. ). Der T. von H+, Na+, K+ und Ca2+ und bestimmten organischen Verbindungen erfolgt auf diese Weise. Dahingegen werden beim sekundären aktiven T. H+- und Na+-Gradienten, die durch primären aktiven Transport aufgebaut wurden, verwendet, um ein Molekül durch die Membran zu schleusen. Diese Form des T. wird vor allem für Zuckermoleküle und Aminosäuren genutzt, wobei tierische Zellen vor allem Na+-Gradienten, Pflanzen, Pilze und Prokaryoten hingegen überwiegend H+-Gradienten nutzen. ( vgl. Abb. )

Bei beiden Formen des spezifischen T. kommen unterschiedliche Typen vor, die Anzahl der zu transportierenden Substanzen und die Transportrichtung betreffend. Wird nur ein Ion oder Molekül transportiert, bezeichnet man diesen T. als Uniport. Bei gekoppelten T.-Vorgängen wird zwischen Symport und Antiport unterschieden, je nachdem ob zwei Moleküle gemeinsam in dieselbe oder in entgegengesetzter Richtung transportiert werden. Werden elektrisch geladene Substanzen durch eine Membran transportiert, die das Membranpotenzial beeinflussen können, spricht man von elektrogenem Transport. (chemiosmotische Theorie, Ionophoren)

2) Transportprozesse, bei denen Makromoleküle oder Zellen bzw. Zellbestandteile von anderen Zellen aufgenommen, abgegeben oder durch sie hindurch transportiert werden ( Endocytose, Exocytose, Transcytose).



Transport: Vergleich der Formen des spezifischen Transports



Transport: Die für den aktiven Transport erforderliche Energie kann auf verschiedene Weise bereitgestellt werden



Transport: Schematischer Vergleich zwischen den unterschiedlichen Transportarten, mit denen Substanzen mit oder gegen den über einer Biomembran bestehenden Konzentrationsgradienten transportiert werden können. Neben einfachem Transport sind es vor allem spezifische Transportprozesse durch Translokatoren, die am Membrantransport von Zellen beteiligt sind. Ionen gelangen dabei über Kanalproteine, andere Moleküle über Carrierproteine durch Membranen hindurch

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Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
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Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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