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Transportmoleküle

Transportvorgänge

Einführung

Ein Kennzeichen von lebenden Organismen ist die Existenz von Grenzen oder Barrieren und die Fähigkeit zu kontrollieren, was diese Grenzen passieren darf und was nicht. Das reicht von der Haut oder Hülle, mit der sich ein Lebewesen umgibt bis hin zu den Kompartimenten innerhalb einer einzelnen Zelle.

Im Laufe der Evolution haben sich ausgefeilte Mechanismen entwickelt, um den Transport von Stoffen innerhalb eines Organismus ebenso wie zwischen Organismus und Außenwelt zu erleichtern, zu steuern oder, wenn nötig, zu verhindern. Das gilt für die Aufnahme, Verdauung, Verwertung und Ausscheidung von Nahrungsbestandteilen ebenso wie für Transportmechanismen zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Milieus (z.B. von bestimmten Ionenkonzentrationen) innerhalb einer Zelle oder eines Kompartiments.

So muss z.B. der Sauerstoff aus der Luft, die wir einatmen, zahlreiche Barrieren überwinden und in der Blutbahn ein spezielles Transportvehikel (das Hämoglobin) benutzen, um an seinen Wirkort im Gewebe zu gelangen. Aber auch der Transport von Signal- und Botenstoffen, die der Kommunikation innerhalb eines Organismus bzw. der Signalübertragung zwischen Organismus und Außenwelt dienen, spielt eine enorm wichtige Rolle für das alltägliche Funktionieren und Überleben.

Ein anderes Kennzeichen von Lebewesen ist, dass sie sich ständig in einem Fließgleichgewicht befinden. Es findet ein steter Auf- und Abbau von einzelnen Molekülen, aber auch von einzelnen Zellen statt. Ein rotes Blutkörperchen hat beispielsweise eine mittlere Lebensdauer von 120 Tagen, viele Proteine oder niedermolekulare Verbindungen verbleiben oft nur wenige Minuten oder Stunden an ihrem Wirkort. Die einzelnen Moleküle und Zellbestandteile werden also ständig abgebaut und wieder neu synthetisiert. Auch dafür muss es entsprechende Transportwege geben, um zu gewährleisten, dass die abzubauenden Stoffe die entsprechenden Verdauungs- und Entsorgungsprozesse durchlaufen und die neu synthetisierten Moleküle wieder exakt an ihrem Wirkort landen.

Die Barrieren zwischen einzelnen Zellen oder zwischen Kompartimenten innerhalb einer Zelle werden in der Regel von Membranen gebildet. Ein erheblicher Teil der Transportprozesse spielt sich deshalb an diesen Membranen ab. Durch ihren speziellen Aufbau aus Lipiden und Proteinen und den Einsatz einer Vielzahl von Membran-Transportmechanismen wird eine feine Balance zwischen Separation und Permeation aufrechterhalten.

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