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Kanal- und Transportproteine erleichtern die Diffusion durch Membranen
Um den Unterschied zwischen Kanalproteinen und Transportproteinen in Bezug auf die Diffusion durch Membranen zu verstehen, müssen wir zunächst klären, was Diffusion ist und wie diese beiden Arten von Proteinen arbeiten.
Diffusion ist der Prozess, bei dem Moleküle oder Ionen von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration wandern, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Dieser Prozess wird durch das Konzentrationsgefälle angetrieben, d.h., je größer der Unterschied in der Konzentration, desto schneller erfolgt die Diffusion.
Kanalproteine sind Poren in der Zellmembran, die es bestimmten Molekülen oder Ionen ermöglichen, die Membran passiv zu durchqueren. Die Bewegung durch Kanalproteine wird ausschließlich durch das Konzentrationsgefälle bestimmt. Solange ein Konzentrationsgefälle vorhanden ist, können Moleküle durch diese Kanäle diffundieren. Die Geschwindigkeit dieser Diffusion steigt mit der Höhe des Konzentrationsgefälles, weil mehr Moleküle zur niedrigeren Konzentration tendieren und daher die Bewegung beschleunigt wird. Es gibt keine Sättigung für diesen Prozess, da die Kanalproteine einfach passive Durchgänge sind, deren "Durchflussrate" nur durch die Anzahl der verfügbaren Kanäle und die Größe des Konzentrationsgefälles begrenzt wird.
Transportproteine (auch Carrier-Proteine genannt) hingegen binden die zu transportierenden Moleküle oder Ionen spezifisch an einer Seite der Membran, durchlaufen eine Konformationsänderung und setzen die Moleküle auf der anderen Seite frei. Dieser Prozess kann aktiv oder passiv sein, abhängig von der Art des Transportproteins und der Richtung des Konzentrationsgefälles. Im Gegensatz zu den Kanalproteinen können Transportproteine eine Sättigung erreichen; dies geschieht, wenn alle verfügbaren Transportproteine mit Molekülen belegt und im Prozess der Übertragung sind. Wenn mehr Substrat vorhanden ist, als Transportproteine zur Verfügung stehen, kann keine Erhöhung der Substratkonzentration die Transportgeschwindigkeit weiter steigern, da die Kapazität der Transportproteine limitiert ist – ähnlich wie eine maximale Füllmenge.
Zusammenfassend: Während
Kanalproteine einfachen, passiven Durchfluss ermöglichen, der direkt vom Konzentrationsgefälle abhängt und keine Sättigung erreicht, funktionieren
Transportproteine durch Bindung und Freisetzung von Molekülen, was zu einer maximalen Transportgeschwindigkeit führt, bei der eine weitere Steigerung der Substratkonzentration keine Erhöhung der Transportrate bewirken kann.
