Devuyst

• Freie Diffusion

  Automatischer Austausch von Molekülen direkt durch die Zellmembran, kann weder inhibiert noch gestoppt werden, treibende Kraft ist Konzentrationsgefälle

  
• Fick'sche Gesetz


  Berechnet Diffusionsgeschwindigkeit
• Parameter (beeinflussen Diffusionsrate)


  • Konzentrationsgradient
  • Membranpotential
  • Membranoberfläche
  • Membrandicke
  • Lipidzusammensetzung
  • Lipidlöslichkeit der Membran
  • Molekülgrösse

  
• Vereinfachte Diffusion


  Anhand von intrinsischen Membranproteinen (Carriers oder Kanäle), deutlich schneller als einfache Diffusion, zeigt Sättigungskinetik, hat Konzentrationsabhängigkeit aber Vmax, gewisser Grad an chemischer Spezifität

  
• Passiver Transport


  Stoffe werden entlang dem elektrochemischen Gradienten transportiert, benötigt keine Energie
• Aktiver Transport


  Stoffe werden entgegen dem elektrochemischen Gradienten transportiert, benötigt metabolische Energie

  
• Poren


  Wassergefüllte röhrenartige Molekülstrukturen, "unbewachte Tore", welche spezifische Moleküle ohne Kontrolle passieren lassen
• Porine


  Porenformende, unspezifische Transmembranproteine in der äußeren Membran gramnegativer Bakterien, Chloroplasten und Mitochondrien
• Gap Junctions


  Hydrophiler Kanal zwischen 2 Zytoplasmen, verbindet 2 nebeneinander liegende Zellmembranen, ist größenselektiv
• Aquaporine


  Vereinfachen Diffusion von Wasser durch die Zellmembran, lassen bis zu 3 Milliarden Wassermoleküle pro Sekunde passieren
• Ionenkanäle


  Regulieren Ionenfluss durch die Zellmembran entlang des elektrochemischen Gradienten, sind für Ionen selektiv, wichtig für schnelle Veränderungen des Membranpotentials

  
• Spannungsregulierte Ionenkanäle


  Können in 3 Konformationen auftreten: offen, geschlossen, inaktiv
• Mechanosensitive Ionenkanäle


  Reagieren auf Druck oder Zug
• Phosphorylierungsabhängige Ionenkanäle


  Öffnen sich bei einer intrazellulären Bindung von Phosphor
• Liganden-regulierte Ionenkanäle


  Öffnen sich, wenn bestimmtes Molekül an sie bindet, häufig in chemischen Synapsen anzutreffen
• nikotinischer Acetylcholin-Rezeptor


  Besteht aus 5 Untereinheiten, besitzt 2 Rezeptorstellen, wo der Kanal Liganden binden kann, Bindung öffnet Kanal, der nicht-spezifisch Ionen durchlässt
• muskarinischer Acetylcholin-Rezeptor


  Metabotroper Rezeptor, leitet Signal über second messenger

  
• n


  hat 1 CTD (wirkt wie Anker) & 1 "beam" zw. Pore & Arm
• Pore ist in Membran eingebettet
• Phosphorylierungsabhängige Ionenkanäle


  • Öffnen sich bei einer intrazellulären Bindung v. Phosphor
• Liganden-regulierte Ionenkanäle


  • Öffnen sich, wenn bestimmtes Molekül an sie bindet
  • Häufig in chem. Synapsen anzutreffen
• nikotinischer Acetylcholin-Rezeptor (nAChR)


  • Besteht aus 5 Untereinheiten
  • Besitzt 2 Rezeptorstellen, wo der Kanal Liganden binden kann
  • Liganden sind Acetylcholin & Nikotin
  • Bindung öffnet Kanal, welcher nur (nicht-spezifisch) Ionen durchlässt (v.a. Na+, K+, Ca2+)
  • Lässt sich desensitivieren
• muskarinischer Acetylcholin-Rezeptor (mAChR)


  Metabotroper Rezeptor → indirekte Signalübertragung

  
• Bindende Stoffe


  • Glutamat
  • GABA
  • Dopamin
• Ionotroper Kanal


  • Bindungsstelle & Kanal in einem
  • Unabhängig v. second messengers
  • Kurze Latenz
  • Schnelle Antworten (10-50 ms)
  • Generell postsynaptisch
• Metabotroper Kanal


  • Bindungsstelle nicht mit Kanal assoziiert
  • Abhängig v. second messengers
  • Längere Latenz
  • Langsame Antworten
  • Prä- & postsynaptisch
• Patch-clamp


  • Dient der Feststellung, ob ein Kanal offen o. geschlossen ist (Aktivität d. Kanals)
  • Messung v. Ionen-Strömen über dem Ionenkanal
• Transporter (Carriers)


  • Können ein o. mehrere Substrate transportieren
  • Müssen bei jedem transportierten Molekül eine Konformationsänderung durchlaufen
  • Sind deutlich langsamer als Poren & Kanäle
  • Sättigbar mit Maximalgeschwindigkeit gemäss Michaelis-Menten-Gleichung
• Transportertypen


  • Uniporter
  • Symporter
  • Antiporter
• Uniporter


  Transportieren 1 Molek.-Sorte in 1 Richtung
• Symporter


  Transportieren 2 o. mehr Molek.-Sorten glz. in 1 Richtung (gekoppelter Transport)
• Antiporter


  Transportieren 2 Molekül-Sorten gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen
• Aktiver Transport (Vereinfachte Diffusion)


  • Kann Substanzen entgegen dem elektrochem. Gradienten transportieren
  • Erfordert Einsatz von Stoffwechselenergie

  
• Primäre Pumpen


  • P-Klasse Pumpen
  • F-Klasse Pumpen
  • V-Klasse Pumpen
  • ABC-Transporter
• 1. Klasse Pumpen


  • Weit verbreitet, in fast allen Lebensformen
  • V.a. in Plasmamembranen
• Na/K-ATPase


  • Pumpt jeweils 3 Na+ aus der Zelle hinaus & 2 K+ hinein
  • Verbraucht ca. 25% d. ATP (Mensch)
  • Garantiert Homöostase der Zelle
• Ablauf Na/K-ATPase


  1. Aktiviert durch Andocken v. Na+ aus dem Zytosol

  2. ATP wird zu ADP gespalten

  3. Das nun freie Phosphat phosphoryliert die Pumpe → Konformationsänderung

  4. 3 Na+-Ionen werden aus Zellen gepumpt & glz. binden extrazell. 2 K+-Ionen

  5. Phosphatgruppe löst sich ab

  6. Pumpe fällt wieder in ursprüngliche Konformation zurück & schleust dabei K+-Ionen in Zelle hinein
• Ca2+-ATPase


  Funktioniert praktisch identisch wie Na/K-ATPase
• 1. Klasse Pumpen


  • V.a. in bakteriellen Plasmamembranen & inneren mitochondrialen Membranen
  • Werden im Gegensatz zur V-Klasse phosphoryliert (haben phosphoryliertes Intermediat)

  
• 1. Klasse Pumpen


  • V.a. in vakuolären Membranen
  • Phosphorylieren sich im Gegensatz zur F-Klasse nicht (haben kein phosphoryliertes Intermediat)