Dieses Video gehört zu einer Videoreihe, in der sämtliche Klausuraufgaben vorgestellt und besprochen werden. Klausuraufgaben rund um das Inhaltsfeld Zytologie, Zellbiologie, das in der Regel ein gesamtes Schulhalbjahr einnimmt und entsprechend viele Themen hat. In diesem Video widmen wir uns Aufgaben rund um die aktiven und passiven Transportmechanismen durch die Biomembran.
Konkret also um die Diffusion und die erleichterte Diffusion als passive Transportmechanismen, die keine Energie benötigen, um abzulaufen, sowie dem primär-und sekundäraktiven Transport. Zwei unterschiedliche Transportvorgänge, die aber beide die Zufuhr von Energie benötigen, damit sie stattfinden. Wesentliche Unterschiede zu diesen vier Transportmechanismen sollten euch bekannt sein, etwa das mit Ausnahme der Diffusion der Stofftransport bei der erleichterten Diffusion sowie beim Ausnahme der Stofftransport. aktiven Transport nur durch bestimmte Membranproteine stattfindet.
Ausgehend von diesem Merkmal lässt sich eine weitere wichtige Funktion ableiten. Der Vorgang der Diffusion erfolgt unspezifisch. Hier gibt es kein Kanalprotein, das nur einer spezifischen bzw.
bestimmten Substanz den Durchtritt erlaubt. Sämtliche kleine und polaren Moleküle können beispielsweise aufgrund des ganz speziellen Baus der Biomembran diese passieren. Diese Substanzen können durch die Biomembran diffundieren vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration.
Man sagt dazu auch mit dem Konzentrationsunterschied bzw. mit dem Konzentrationsgradienten. Der Prozess findet deshalb ohne Energiezufuhr statt, weil der Konzentrationsunterschied bereits den Transport antreibt. Dies trifft auch auf die erleichterte Diffusion zu, mit dem Unterschied, dass der Transportvorgang durch Kanalproteine erleichtert wird. Ein ganz bestimmtes Kanalprotein gewährleistet einer ganz spezifischen Substanz, dass sie von einer Seite zur anderen Seite der Membran gelangt.
Eben weil es zum Beispiel aufgrund seiner chemischen Eigenschaften die Biomembran nicht ohne weiteres passieren kann. Aquaporine beispielsweise ermöglichen Wassermolekülen den Durchtritt. An dieser Stelle wird also auch nochmal die Spezifität des Vorgangs deutlich. Beim aktiven Transport erfolgt der Transport gegen das Konzentrationsgefälle.
Vom Ort der niedrigeren zum Ort der höheren Konzentration. Für weitere Unterscheidungen dieser Vorgänge und auch nochmal den Transport durch Carrier-Proteine bitte nochmal das Video zu den Transportvorgängen angucken. Damit habt ihr bereits eine mögliche Klausuraufgabe bearbeitet.
Es ist nicht unwahrscheinlich, dass ihr eine solche Tabelle ausfüllen müsst. Oder andere Aufgabe anhand von Bildern, die einzelnen Transportmechanismen zuordnen und erläutern müsst. Trotzdem ist eine solche Aufgabe von euch gut leistbar, sofern ihr das Thema gut gelernt habt. Nun aber zu einer konkreten Anwendungsaufgabe, nämlich dem Glukosetransport vom Darmblumen ins Blut. Es gibt nicht viele Anwendungsbeispiele zu diesem Thema.
Ein Riesenvorteil für euch, weil die Chance, dass das nachfolgende Beispiel tatsächlich vorkommt, wesentlich höher ist als zum Beispiel Klausuraufgaben zum Thema Diffusion und Osmose, zu dem unglaublich viele und unterschiedliche Anwendungsbeispiele existieren. Wir widmen uns also dem Glucosetransport ins Blut oder fachsprachlich ausgedrückt mit der Glucoseresorption, dem Zurückhalten von Glucose in unserem Körper. Ihr wisst, dass Glucose für uns Menschen super wichtig ist.
Wir nehmen es über unsere Nahrung in Form von komplexen Kohlenhydraten auf, nichts anderes als große langkettige Zuckermoleküle, und die werden mithilfe von Enzymen zu Glucose zerkleinert. Gelangt Glucose in den Darm, kann es sich der Organismus nicht leisten, dass viel von diesem wertvollen Stoff ausgeschieden wird. Zu wichtig ist dieser Stoff für die Energiebereitstellung im menschlichen Körper.
Folglich wird Glucose im Darm resorbiert, zurückgehalten. Und zwar über den folgenden hier abgebildeten Transportmechanismus. Aufgabenstellung würde in diesem Zusammenhang heißen, den Transportmechanismus erläutern zu müssen.
Tipp, pausiert das Video an dieser Stelle und versucht einmal die Aufgabe selbstständig zu lösen. Ihr könnt der Abbildung entnehmen, dass die Glucosekonzentration im Darmlumen im Vergleich zu der in den Mucosa-Zellen relativ gering ist. Um Glucose dennoch in die Blutbahn aufnehmen zu können, muss Glucose also gegen das Konzentrationsgefälle transportiert werden.
Für euch sofort der Hinweis, dass der Transportmechanismus Energie erfordert und es sich um einen aktiven Transport handelt. Im Gegensatz dazu ist die Konzentration der Natrium-Ionen im Darmlumen im Vergleich zu der in den Mucosa-Zellen relativ hoch. Das bedeutet, dass die Natrium-Ionen entlang ihres Konzentrationsgradienten in die Zelle transportiert werden können.
Nachdem wir nun wissen, wie man die Grafik links mit den unterschiedlichen Konzentrationen liest, ist es prinzipiell egal, wo genau wir anfangen, die Transportmechanismen zu erläutern. Wir erkennen, dass an einer Stelle der Transport unter Energieverbrauch in Form von ATP stattfindet. Durch die Spaltung von ATP in ADP und P wird Energie freigesetzt. Energie, die erforderlich ist für den Transport von Natrium gegen das Konzentrationsgefälle vom Ort der niedrigen Konzentration aus der Mucosa-Zelle zum Ort der höheren Konzentration ins Blut. Und diese Energie treibt diesen Transport an.
Dadurch wird übrigens die geringe Konzentration an Natrium in der Mucosa-Zelle aufrecht erhalten. Die Konzentration bleibt gering, weil Natrium aus der Mucosa-Zelle aktiv herausbefördert wird. Es kann auch sein, dass bei euch in der Abbildung lediglich von Energie die Rede ist anstatt ATP. So oder so, ihr wisst, dass es sich um einen primär aktiven Transport handeln muss, weil Energie direkt hinzugeführt werden muss.
Weil der Natriumtransport gekoppelt ist an den in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Transport von Kalium, müsst ihr an dieser Stelle Schluss folgern, dass es sich beim Kanalprotein um einen Kotransporter handelt, der also zwei Stoffe transportiert, und noch genauer, dass es sich um einen Antiporter handelt. Ein Antiport ist definiert als ein Transport, bei dem die zwei Substanzen in unterschiedliche Richtungen transportiert werden. Den Transport zwischen Darmlumen und Mucosa-Zelle haben wir beschrieben.
Natrium gelangt mit dem Konzentrationsgefälle, Glucose gegen das Konzentrationsgefälle in die Mucosa-Zelle. Beide Stoffe gelangen gemeinsam über ein Kanalprotein in die Mucosa-Zelle. Es handelt sich also um einen Symporter. Vorsilbe Sym entstammt dem Griechischen und heißt gemeinsam. Wir sehen, dass dem Transport keine direkte Energie in Form von ATP zugeführt werden muss.
Es handelt sich also nicht um einen primär akten... transport weil glukose gegen das konzentrationsgefälle transportiert wird muss es sich jedoch um einen aktiven transport handeln die beim einwärtsstrom von natrium aus dem damen lumen entlang des konzentrationsgradienten frei werden der energie reicht aus um gleichzeitig glukose mit in die zelle zu befördern energie wird bei diesem vorgang nur indirekt verbraucht Der Transport der Natrium-Ionen entlang des Konzentrationsgradienten kann nur geschehen, weil dieser Konzentrationsunterschied zuvor durch den primär aktiven Transport unter Energieverbrauch aufgebaut wurde. Der letztliche Transport von Glucose von den Mucosazellen ins Blut ist schnell erklärt. Ins Blut gelangt Glucose durch erleichterte Diffusion. Da die Glucosekonzentration im Verhältnis zur Glucosekonzentration in der Mucosazelle geringer ist und somit mit dem Konzentrationsgefälle transportiert werden kann.
Weil die Diffusion mithilfe eines Kanalproteins stattfindet, handelt es sich um die erleichterte Diffusion. An dieser Stelle habe ich euch die einzelnen Schritte der Glucoseresorption nochmal zusammenfassend dargestellt. Wie gesagt, weitere Videos mit Klausuraufgaben rund um das Inhaltsfeld Zytologie folgen noch.