Die Zellmembran: Diffusion, Osmose und aktiver Transport

Betrachten Sie es als Pförtner, Vormund oder Grenzwache. Obwohl er nur 6 bis 10 Nanometer dick und sichtbar nur durch ein Elektronenmikroskop, hält die Zellmembran Zytoplasma der Zelle an Ort und Stelle und lässt nur ausgewählte Materialien eingeben und die Zelle abweichen, wie er benötigt.

Diese Semipermeabilität oder gezielte Durchlässigkeit, ist ein Ergebnis aus einer Doppelschicht (Bilayer) von Phospholipid Moleküle durchsetzt mit Proteinmolekülen. Die äußere Oberfläche jeder Schicht besteht aus dicht gepackten gemacht hydrophile (Oder wasserliebenden) polaren Köpfe. Im Inneren zwischen den beiden Schichten, finden Sie hydrophobe (Oder Wasser-fearing) unpolare Schwänze bestehend aus Fettsäureketten.

Cholesterol-Moleküle zwischen den Phospholipidmolekülen geben die ansonsten elastischen Membranstabilität und machen es weniger durchlässig für wasserlösliche Substanzen. Sowohl Zytoplasma und die Matrix, das Material in dem Zellen liegen, sind in erster Linie Wasser. Die polaren Köpfe anziehen elektrostatisch polarisiert Wassermoleküle während die unpolaren Schwänze zwischen den Schichten liegen, aus dem Wasser abgeschirmt und eine Trockenmittelschicht zu schaffen.

Das Innere der Membran besteht aus öligen Fettsäure Molekülen, die elektrostatisch symmetrisch sind, oder unpolarisiertes. Lipidlösliche Moleküle können durch diese Schicht passieren, aber wasserlösliche Moleküle wie Aminosäuren, Zucker und Proteine ​​können nicht, stattdessen bewegen, durch die Membran über Transportkanäle durch eingebettete gemacht Kanalproteine. Da Phospholipide sowohl polare als auch unpolare Regionen haben, sind sie auch genannt amphipathischen Molekülen.

Die Zellmembran ist für die Zelle zusammenzuhalten und sie als eigenständige Funktionseinheit von Protoplasma zu isolieren. Obwohl es spontan kleinere Risse, schwere Schäden an der Membran reparieren kann bewirkt, dass die Zelle zu zerfallen. Die Membran ist wählerisch, welche Moleküle es lässt ein oder aus. Es ermöglicht eine Bewegung über seine Schranke durch Diffusion, Osmose, oder aktiven Transport.

Diffusion

Diffusion ist ein natürliches Phänomen mit beobachtbaren Effekte wie Brownsche Bewegung. Moleküle oder andere Partikel spontan ausbreiten, oder die Migration von Bereichen höherer Konzentration zu Bereichen mit geringerer Konzentration, bis ein Gleichgewicht auftritt. Im Gleichgewicht Diffusion wird fortgesetzt, aber die Netto-Strombilanzen mit Ausnahme von zufälligen Schwankungen.

Dies geschieht, weil alle Moleküle kinetische Energie der zufälligen Bewegung besitzen. Sie bewegen sich bei hohen Geschwindigkeiten, miteinander zu kollidieren, Richtungswechsel, und bewegt sich weg von Gebieten mit der größten Konzentration auf Bereiche mit geringerer Konzentration. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist abhängig von der Masse und die Temperatur der Molekül- leichter und wärmer Moleküle schneller bewegen.

Diffusion ist eine Form von passiver Transport dass nicht die Ausgaben der zellulären Energie erfordern. Ein Molekül kann passiv durch die Zellmembran diffundieren, wenn es lipidlösliche, neutrale und sehr klein ist, oder wenn ein Trägermolekül es unterstützen kann. Die unassisted Diffusion von sehr kleinen oder lipidlöslichen Partikeln genannt einfache Diffusion. Der unterstützte Verfahren ist bekannt als erleichterte Diffusion.

Die Zellmembran ermöglicht nicht-polare Moleküle (solche, die mit Wasser nicht ohne weiteres Bindung tun) von einem Bereich zu fließen, wo sie zu einem Bereich hoch konzentriert sind, wo sie weniger konzentriert sind. Eingebettet in die Membran sind Transproteinmoleküle genannt Kanalproteine daß Verfahrweg von der äußeren Schicht zu der inneren Schicht und erzeugen Diffusionsfreundliche Öffnungen für Moleküle durch zu bewegen.

Osmose

Osmose der passiven Transport ist eine Form, die Diffusion und beinhaltet ein Lösungsmittel, bewegt durch eine selektiv permeable oder semipermeable Membran von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration ähnlich ist. Lösungen bestehen aus zwei Teilen: einem Lösungsmittel und einem gelösten Stoff.

• Das Lösungsmittel in dem die Flüssigkeit eine Substanz dissolved- Wasser das heißt universelles Lösungsmittel weil mehr Material als in jeder anderen Flüssigkeit darin auflösen.

• EIN solute ist die Substanz in dem Lösungsmittel gelöst.

Typischerweise wird eine Zelle enthält eine etwa 1 Prozent Salzlösung - in anderen Worten, 1 Prozent Salz (solute) und 99 Prozent Wasser (Lösungsmittel). Wasser ist ein polares Molekül, das nicht durch die Lipid passieren doppelschicht es jedoch klein genug ist, durch die Poren zu bewegen - gebildet durch Proteinmoleküle - von den meisten Zellmembranen.

Osmosis tritt auf, wenn es einen Unterschied in der molekularen Konzentration von Wasser auf den beiden Seiten der Membran. Die Membran ermöglicht das Lösungsmittel (Wasser) zu bewegen, durch den gelösten Stoff, sondern hält aus (die im Wasser gelösten Teilchen).

Transport durch Osmose durch die Konzentration des gelösten Stoffes (die Anzahl der Teilchen) im Wasser betroffen. Ein Molekül oder ein Ion solute verdrängt ein Molekül Wasser. Osmolarität ist die Bezeichnung für die Konzentration der gelösten Teilchen pro Liter verwendet. Da Wasser in eine Zelle diffundiert, baut hydrostatischen Druck innerhalb der Zelle. Schließlich wird der Druck innerhalb der Zelle gleich und wird durch ausgeglichen, um den osmotischen Druck außerhalb.

• Ein isotonisch Lösung hat die gleiche Konzentration an gelöstem Stoff und Lösungsmittel, wie in einer Zelle gefunden, so dass eine Zelle in isotonischer Lösung gegeben - in der Regel 1 Prozent Salzlösung für den Menschen - Erfahrungen gleichen Fluss von Wasser in die und aus der Zelle, die Aufrechterhaltung Gleichgewicht.

• EIN hypotone Lösung hat weniger gelöste Stoff und höhere Wasserpotential als im Inneren der Zelle. Ein Beispiel ist 100 Prozent destilliertem Wasser, das weniger solute hat als das, was in der Zelle ist. Daher kann, wenn eine menschliche Zelle in einer hypotonischen Lösung gebracht wird, Moleküle diffundieren den Konzentrationsgradienten, bis die Zelle der Membran-Bursts nach unten.

• EIN hypertonen Lösung hat mehr gelösten Stoff und unteren Wasserpotential als im Inneren der Zelle. So dass die Membran einer menschlichen Zelle in 10 Prozent Kochsalzlösung gegeben (10 Prozent Salz und 90 Prozent Wasser) würde Wasserstrom aus der Zelle (von der höheren Konzentration im Inneren der geringeren Konzentration außerhalb) lassen, daher ist es schrumpft.

Aktiven Transport

Aktiven Transport erfolgt über eine semipermeable Membran gegenüber dem normalen Konzentrationsgefälles aus dem Bereich der niedrigeren Konzentration zum Bereich höherer Konzentration und erfordert einen Energieaufwand von einem ATP-Molekül freigesetzt bewegt.

Eingebettete mit den hydrophilen Köpfe in der äußeren Schicht der Membran sind Transproteinmoleküle der Lage zu erkennen, und Verbindungen durch die Membran zu bewegen. Diese Träger oder Transport Proteine ​​interagieren mit der Passagier Moleküle und verwenden Sie die ATP-zugeführte Energie sie gegen den Gradienten zu bewegen. Die Trägermoleküle verbinden sich mit den Transportmolekülen - was am wichtigsten Aminosäuren und Ionen - sie gegen ihren Konzentrationsgradienten zu pumpen.

Der aktive Transport lässt Zellen erhalten Nährstoffe, die nicht durch die Membran durch andere Mittel passieren kann. Darüber hinaus gibt es sekundäre Prozesse aktiven Transport, die Diffusion ähnlich sind, aber stattdessen Ungleichgewichte in elektrostatische Kräfte benutzen, um Moleküle durch die Membran bewegen.