Zellen nutzen verschiedene Mechanismen für den Transport von Stoffen. Der passive Transport erfordert keine Energie und erfolgt hauptsächlich durch Diffusion, aber auch durch Filtration, Konvektion (= Strömungstransport) und Solvent Drag (= osmotischer Sog, der gelöste Ionen mitspült).
Der aktive Transport benötigt Energie in Form von Adenosintriphosphat (= ATP). Beim primär aktiven Transport wird ATP direkt hydrolysiert. Beim sekundär aktiven Transport wird der Transportprozess an einen zweiten Prozess gekoppelt. Dieser zweite Prozess liefert durch eine ATP-Hydrolyse die nötige Energie.
Zusätzlich können Stoffe auch transzellulär und parazellulär transportiert werden.
MerkePassiver Transport: Keine Energie benötigt
Aktiver Transport: Energie benötigt (in Form von ATP)
Der passive Transport erfolgt primär durch die Diffusion von Teilchen. Die Diffusion beschreibt die Bewegung von Teilchen aufgrund eines Konzentrationsgradienten in Gasen oder wässrigen Lösungen sowie durch Lipidmembranen. Der Konzentrationsgradient ist die treibende Kraft. Es wird keine Energie benötigt.
Die einfache Diffusion findet ohne Hilfsproteine statt und kommt nur für kleine oder lipidlösliche Moleküle infrage. Die Diffusionsgeschwindigkeit hängt vom Konzentrationsunterschied und den Stoffeigenschaften wie Molekülgröße, Größe der Hydrathülle und lipophilem Charakter ab.
Die erleichterte Diffusion erfolgt durch Hilfsproteine. Geladene Teilchen können die Phospholipiddoppelschicht der Membran nicht passieren und erfordern daher Kanalproteine oder spezifische Transportproteine, um die Membran zu passieren.
Kanäle erlauben eine Diffusion durch die Zellmembran entlang des Konzentrationsgradienten.
Carrier erleichtern die Diffusion. Sie sind jedoch längst nicht so schnell wie die Kanäle.
Die erleichterte Diffusion hat eine Sättigungskinetik nach Michaelis-Menten, da sie auf begrenzte Kanal- oder Carrierproteine angewiesen ist. Ein Beispiel für einen Carrier-vermittelten Transport ist der Transport von Glucose durch Glucosetransporter (GLUTs).
Aktiver Transport erfordert Energie und hat eine begrenzte Transportkapazität. Es gibt verschiedene Formen des aktiven Transports. Hierzu gehören der Cotransport (2 Moleküle werden gekoppelt in gleiche (Symport) oder entgegengesetzte (Antiport) Richtung transportiert), elektrogene (elektrisches Potenzial wird aufgebaut) und elektroneutrale Transporte.
Der primär aktive Transport erfordert unmittelbar ATP.
Der sekundär aktive Transport nutzt den aufgebauten Konzentrationsgradienten als treibende Kraft.
Die Na+/K+-ATPase ist ein wichtiger primär aktiver Transportprozess, der für die Aufrechterhaltung des Membranpotenzials und der Ionenkonzentrationen verantwortlich ist. Im Darm und in den Nierentubuli wird ein Na+-Ionen-Gradient genutzt, um Glucose und Aminosäuren gegen ihren Konzentrationsgradienten zu transportieren.
