Kompartimentierung

Kompartimente, auch Untergliederungen genannt, sind durch Membrane abgesonderte Reaktionsräume (Zellorganellen), die unabhängig voneinander sind und somit in der Zelle viele biochemische Prozesse gleichzeitig ablaufen können. Außerdem ist durch die Membranen die Oberfläche der Zelle vergrößert.

Wenn alle Reaktionen in einem großen Raum stattfinden würden, könnte dies zu Komplikationen und Fehlern kommen. Möglicherweise sogar das Versagen der Zelle.

Die Membranen spielen offensichtlich eine wichtige Rolle bei der Kompartimentierung, denn sie sind nicht nur für die Abgrenzung (Barrieren) der Reaktionsräume verantwortliche, sondern müssen auch den Stoffaustausch zwischen dem Inneren und Äußeren eines Zellorganells gewährleisten.

Um dies zu verstehen müssen wir uns erst einmal die Diffusion und Osmose genauer angucken.

Die Diffusion ist ein Konzentrationsausgleich zwischen zwei Stoffen, die gasförmig oder flüssig sind. Dies geschieht aufgrund der Eigenbewegung der Teilchen.

Beispiel:

Ich habe einen Eimer voller Wasser und gieße Salz hinein. Auch wenn ich nicht umrühre wird sich das Salz perfekt in dem Wasser verteilen, denn die Salzteilchen haben eine Eigenbewegung.

Diffusion

Die Osmose ist ein Konzentrationsausgleich zwischen zwei Stoffen, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind. Kurz gesagt ist es eine Diffusion durch eine semipermeable Membran.

Eine semipermeable Membran, auch halbdurchlässige Membran genannt, lässt nur Stoffe mit einer bestimmten Größe hindurch.

 Beispiel:

Ich habe einen Eimer mit einer Trennschicht in der Mitte. Die Trennschicht ist nur so groß, dass maximal Wassermoleküle hindurch können. Auf einer Seite der Trennschicht sind 500 ml Salzwasser und auf der anderen 1 Liter normales Wasser. Wegen der Osmose fließt das reine Wasser durch die Trennschicht und versucht die Salzwasser-Lösung stark zu verdünnen.

Osmose

Bei der Osmose gibt es 3 verschiedene Konzentrationstypen:

1. hypertonische Umgebung (außen höher konzentriert)
   • Zellflüssigkeit strömt heraus um die Lösung die außen vorherrscht zu verdünnen.
   • Bestreben auf eine isotonische Umgebung
2. isotonische Umgebung (innen wie außen gleich konzentriert)
   • innen und außen haben die gleiche Konzentration, weshalb kein Flüssigkeitsaustausch stattfindet.
3. hypotonische Umgebung (innen höher konzentriert)
   • Flüssigkeit dringt in die Zelle ein und versucht die Lösung innerhalb der Zelle somit zu verdünnen.
   • Bestreben auf isotonische Umgebung
   • Bei diesem Vorgang kann die Zelle wegen zu hoher Konzentration durchaus platzen (Zelltod).

Zum Transport von Stoffen und Signalen von einem Ort zum anderen brauchen wir Transportvehikel. Der Sauerstoff, den wir einatmen kommt durch Das Vehikel Hämoglobin zu unseren Blutzellen.

Mehr zu Transport hier.

Vorteile der Kompartimentierung:

1. Membranen regulieren die Konzentration der gelösten Stoffe in den verschiedenen Reaktionsräumen.
2. Verschiedene Prozesse können gleichzeitig ablaufen.
3. Zellorganellen haben eine größere Oberfläche und gegebenen Falls sogar noch mehr Oberfläche durch Einstülpungen der Membran nach innen.
4. Die Durchlässigkeit der Membran ist von dem Bau der Membran
   (permeable, semipermeable) abhängig.