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Wasserfilter: Aquaporine

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Moleküe

Moleküe

Begriffe wie Osmose oder halbdurchlässige Membran haben schon viele gehört. Was aber bedeutet das genau? Wie gelangt Wasser in die Zelle und wie wird dieser Prozess genau vom Körper geregelt. Wasser ist das kleinste bestehende Molekül und hat verschiedene Eigenschaften, die der Körper in den Griff bekommen muss.

„Tiki Taka“ der Wassermoleküle nach dem Grotthuß-Mechanismus

Die Osmose ist das streben des ungesättigten hin zum gesättigten Flüssigkeit und ist nur ein Teil der komplexen Aufgabe. Gleichzeitig spielen die Wassermoleküle ähnlich wie die Spieler vom FC Barcelona eine Art „Tiki Taka“ mit den Protonen und erzeugen damit eine große Leitfähigkeit gegenüber normalen Ionen in wässrigen Lösungen. (Das nennt man den Grotthuß-Mechanismus) Aquaporine kommen daher die Schlüsselrolle beim Tanz der Wassermoleküle durch Zellwände unseres Körpers zu und wirken wie ein Hightech Wasserfilter.

Aquaporine: Wasserkanal

In Computersimulationen ist es gelungen den Verlauf der Wassermolekühle durch die Zellmembran darzustellen und die Funktionsweise zu verstehen. Dabei spielt Aquaporine eine entscheidende Rolle. Aquaporine sind Proteine. Diese bilden einen Kanal durch die sonst absolut undurchlässige Membran der Zelle. Gleichzeitig sind diese Proteine zuständig dafür, dass Zellen auf Grund des osmotischen Drucks keinen Schaden nehmen. Aquaporine kommen gleichermaßen beim Menschen, Pflanzen und Tieren vor.

Aquaporine-Modell nach Peter Agre

Aquaporine-Modell nach Peter Agre

Aquaporine ist der Wasserspringbrunnen der Zelle. Die Proteine sind beim Menschen 2 Nanometer lang und nur 0,3 Nanometer im Durchmesser. Bis zu 3 Mrd. Wassermolekühle können durch eine „Wasserleitung“ pro Sekunde durchfließen. Eine erstaunliche Leistung. Nimmt man eine Vielzahl Aquaporine Kanäle zusammen, kann der Körper damit Literweise Wasser im Sekundentakt transportieren. Wer Wasserfilter kennt, weiß am Besten was diese Durchflussmenge für eine Leistung ist.

Aquaporine: Torwächter

Die Aquaporine transportieren aber nicht nur das Wasser, sondern filtert es auch. Denn 0,3 Nanometer bedeutet, dass nur Ketten von Wassermolekülen und kleine Molekühle wie Glycerin und Harnstoff diese Leitung passieren können. Andere Moleküle müssen draußen bleiben. Es wirkt wie eine Entsalzungsanlage im Turbogang. Gleichzeitig verhindert Aquaporine das Nährstoffe und Salz aus der Zelle entweichen kann. Denn auch die Stoffe können nicht durch die enge Röhre.

Teilchengröße in Mikrometer (1000 Nanometer)

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