Physiologie – Zellmembran, Transportprozesse und Membran­potentiale

38 deutschsprachige Vokabelkarten zu Aufbau und Funktion biologischer Membranen, Transportmechanismen, Membranpotentialen und Osmoregulation.

Biologische Membran

Dünne, aus Lipiden und Proteinen aufgebaute Abgrenzung, die Zelle oder Organellen umschließt und Stoff-, Signal- sowie Energieaustausch reguliert.

Lipiddoppelschicht

Grundgerüst der Membran aus amphiphilen Lipiden, deren hydrophile Köpfe nach außen und hydrophobe Schwänze nach innen zeigen.

Phospholipid

Membranlipid mit Phosphatgruppe; bildet durch seine amphiphile Struktur spontane Doppelschichten.

Glykolipid

Lipid mit kovalent gebundenem Zuckerrest; wichtig für Zell-Zell-Erkennung und Stabilität.

Cholesterin

Steroid, das zwischen Phospholipide eingelagert ist und Membranfluidität sowie ‑stabilität reguliert.

Glykoprotein

Membranprotein mit angehefteten Oligosacchariden; beteiligt an Zell-Zell-Adhäsion, Erkennung und Schutz.

Extrinsische Proteine

Locker an die Membranoberfläche gebundene Proteine, meist durch elektrostatische Kräfte verankert.

Intrinsische Proteine

Durch hydrophobe Domänen in der Doppelschicht verankerte Proteine; bilden Kanäle, Carrier oder Rezeptoren.

Zell-Zell-Kontakte

Spezialisierte Membranstrukturen (z. B. Tight / Gap Junctions) zur mechanischen Kopplung oder Kommunikations­weiterleitung zwischen Zellen.

Diffusion

Passiver Teilchentransport entlang eines Konzentrations­gradienten infolge thermischer Eigenbewegung.

Fick'sches Diffusionsgesetz

Formel zur Berechnung der pro Zeit diffundierten Stoffmenge; abhängig von Fläche, Strecke, Konzentrations­gefälle und Diffusionskoeffizient.

Osmose

Passiver Wasseraustritt bzw. ‑einstrom durch semipermeable Membran von der niedrigen zur hohen Teilchenkonzentration.

Osmotischer Druck

Druck, der durch gelöste Teilchen erzeugt wird und den Wasserfluss über eine semipermeable Membran antreibt.

Nernst-Potential

Gleichgewichts­potential eines einzelnen Ions, bei dem chemischer und elektrischer Gradient exakt gleich groß sind.

Goldman-Hodgkin-Katz-Gleichung

Gleichung zur Berechnung des Membranpotentials unter Berücksichtigung mehrerer permeabler Ionen und deren Permeabilitäten.

Gibbs-Donnan-Potential

Potential, das sich einstellt, wenn impermeable Anionen vorliegen und für alle betrachteten Ionen kein Nettoflux mehr besteht.

Chemischer Gradient

Triebkraft, die Teilchen aufgrund eines Konzentrationsunterschiedes vom Ort hoher zum Ort niedriger Konzentration bewegt.

Elektrischer Gradient

Triebkraft, die Ionen aufgrund eines Ladungsunterschiedes in Richtung entgegengesetzter elektrischer Feldlinien bewegt.

Ruhemembranpotential

Stabiles Membranpotential (≈ –70 bis –90 mV) in unerregtem Zustand; stark von Kalium-Permeabilität geprägt.

Aktionspotential

Kurzzeitige, überschwellige Depolarisation der Membran zur Signalweiterleitung, gefolgt von Repolarisation und Hyperpolarisation.

Inward Rectifier

Spezielle Kaliumkanäle, die bei negativen Spannungen offen sind, aber bei Depolarisation blockieren; stabilisieren das Ruhepotential.

Depolarisation

Verschiebung des Membranpotentials in Richtung positiver Werte, meist durch Natriumeinstrom.

Repolarisation

Rückkehr des Membranpotentials zum negativen Ruhewert, primär durch Kaliumausstrom.

Hyperpolarisation

Überschießende Negative Verschiebung des Membranpotentials unter den Ruhewert aufgrund verzögert schließender K-Kanäle.

Natrium-Kalium-ATPase

Primär aktiver Antiporter, der unter ATP-Verbrauch 3 Na⁺ aus und 2 K⁺ in die Zelle pumpt; erhält Ionengradienten und Zellvolumen.

Primär aktiver Transport

Energieabhängiger Stofftransport direkt durch ATP-Hydrolyse gegen elektrochemischen Gradienten.

Sekundär aktiver Transport

Kopplung des Transports eines Stoffes an den Gradienten eines zuvor primär aktiv transportierten Ions (z. B. Na⁺-Glucose-Symport).

Tertiär aktiver Transport

Nutzt den durch sekundär aktiven Transport erzeugten Gradienten als Energiequelle (z. B. Cl⁻/HCO₃⁻-Austauscher).

Kanalprotein

Porenbildendes Membranprotein mit hoher Fluxrate, das geöffnet passiven Ionentransport entlang des Gradienten erlaubt.

Carrier

Transmembranes Protein, das Substrate bindet, konformations­bedingt verlagert und mit geringerer Transportrate arbeitet als Kanäle.

Uniport

Carrier-Mechanismus, bei dem nur eine Substanz in eine Richtung transportiert wird.

Symport

Gekoppelter Transport zweier Substanzen in dieselbe Richtung über dieselbe Membran-Protein-Einheit.

Antiport

Gegenseitiger Austausch zweier Substanzen in entgegengesetzte Richtungen über denselben Carrier.

Osmolarität

Konzentration aller osmotisch wirksamen Teilchen bezogen auf 1 Liter Lösung (mosmol /L).

Isotone Lösung

Flüssigkeit mit gleicher Osmolarität wie Plasma; verursacht keinen Netto-Wasserfluss, Zellvolumen bleibt konstant.

Hypertone Lösung

Höhere Osmolarität als Plasma; Wasser tritt aus der Zelle aus, Zelle schrumpft (Krenation).

Hypotone Lösung

Niedrigere Osmolarität als Plasma; Wasser strömt in die Zelle ein, Zelle schwillt an und kann lyseieren.

Zellödem

Pathologische Zellschwellung infolge osmotischer Wasseraufnahme, z. B. bei ATP-Mangel und Ausfall der Na⁺/K⁺-ATPase.