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Chemische Unterhaltungen: Molekulare Transportvehikel

Wie können geladene Teilchen die Lipidmembranen von Zellen passieren? Einen möglichen Weg zeigt ein Modellversuch mit Kronenethern.
Protein und Substrat an einer Zellmembran. Nicht zu sehen: die unfassbar vielen Wassermoleküle.

Der amerikanische Spielfilm »Erin Brockovich« (2000) befasst sich mit einem der größten Umweltskandale in den Vereinigten Staaten der 1990er Jahre. Damals kam es zu einer extremen Häufung von Krebserkrankungen bei Bewohnern der kalifornischen Gemeinde Hinkley. Schuld war offenbar chromhaltiges Trinkwasser. Wie sich herausstellte, hatte die Firma PG&E (Pacific Gas & Electric) jahrelang Chromatlösungen in nicht ausgekleidete Ab­wasserbecken entsorgt, wodurch sie ins Grundwasser gelangten.

Unklar war seinerzeit allerdings, wie die doppelt nega­tiv geladenen Chromationen, die zwar wasser-, aber nicht fettlöslich sind, die Lipidmembran von Körperzellen pas­sieren und so in diese eindringen konnten. Heute weiß man, dass die Zellhüllen offenbar über einen Mechanismus verfügen, um beispielsweise das gleichfalls doppelt negativ geladene, für Menschen essenzielle Sulfation mittels eines Carriers (Trägermoleküls) hindurchzuschleusen. Im Folgenden möchten wir diesen Mechanismus in zwei anschaulichen und recht einfachen Modellversuchen nachvollziehen.

Als Carrier dienen dabei die durch Charles J. Pedersen im Jahr 1967 zufällig entdeckten Kronenether …

Membrantransport-Experimentieranleitung

Modellexperimente zum Durchtritt von Ionen durch eine Biomembran

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  • Quellen

Pederson, C. J.: Die Entdeckung der Kronenether (Nobel-Vortrag). Angewandte Chemie 100, 1988

Vögtle, F.: Supramolekulare Chemie. Teubner, 1992