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teilweise auch von Feststoffen - führt. Was passiert bei der Diffusion? Bei der Diffusion handelt sich um einen natürlich ablaufenden, passiven Prozess. Er findet solange statt, bis überall die gleichen Konzentrationen an Teilchen vorkommen. Es liegt dann ein Gleichgewichtszustand vor. Achtung! Gleichgewicht bedeutet aber nicht, dass keine Bewegung der Teilchen mehr stattfindet. Es kommt nur insgesamt zu keiner Änderung des Gesamtzustandes; die Teilchen bewegen sich allerdings immer noch. (Die gleichmäßige Bewegung der Teilchen (= Eigenbewegung) kannst du auch als Brownsche Molekularbewegung bezeichnen) Was versteht man unter der Diffusion in der Biologie? Über diese Biomembranen können Stoffe nun per Diffusion zwischen den Bereichen transportiert werden. (Es wird hierbei keine Energie benötigt, was natürlich vorteilhaft für unseren Körper ist, da er sich die Energie dafür quasi „einsparen“ kann. ) Natürlich ist die Diffusion hier auch abhängig von der Durchlässigkeit der Membran. Die Biomembran ist nämlich nur für manche Stoffe (kleine Moleküle wie Harnstoff oder Gase) durchlässig und für andere (größere Moleküle wie Zucker oder Aminosäuren) nicht. Das kannst du auch als selektive Permeabilität bezeichnen. Osmose Osmose ist eine Diffusion von Molekülen eines Lösungsmittels (meistens Wasser) durch eine semi- oder selektivpermeable Membran, die zwei Regionen unterschiedlicher Konzentrationen voneinander abgrenzt. Es handelt sich um einen passiven Transport, bei dem keine Stoffwechselenergie nötig ist. Was ist Osmose? Es handelt sich hier um das gerichtete „Eindringen“ gelöster Teilchen durch eine halbdurchlässige Barriere. Diese Barriere kannst du auch als Membran bezeichnen. Da sie halbdurchlässig, also semipermeabel ist, lasst sie manche Stoffe durch, andere hingegen nicht. Wichtig ist aber, dass es sich hierbei um einen passiven Vorgang handelt. Es wird also keine Energie benötigt. Bsp Im Fall der Osmose kannst du dir das so vorstellen, dass nur das Lösungsmittel (in der Regel Wasser), die Membran passieren kann. Gelöste Teilchen wie Salz-Moleküle sind zu groß oder zu geladen, um die Membran zu durchqueren Osmanischer Druck Die gelösten Moleküle in einem Lösungsmittel verursachen auf derjenigen Trennschichtseite mit der höheren Konzentration den osmotischen Druck. Die so entstehenden Druckverhältnisse treiben den Fluss des Lösungsmittels durch die jeweilige Membran an. Auf diese Weise bewegt sich das Lösungsmittel von der Seite mit der niedrigeren Teilchenkonzentration durch die Membran hin zur Seite mit der jeweils höheren Konzentration, auf der der osmotische Druck besteht. Dies findet solange statt, bis die Druckverhältnisse auf beiden Seiten ausgeglichen sind. Für die Osmose gilt jetzt also: Wasser diffundiert aus dem Kompartiment, an dem es höher konzentriert vorliegt (geringere Teilchenkonzentration), in das Kompartiment, in dem seine Konzentration geringer ist (höhere Teilchenkonzentration). Hier bewegen sich also im Gegensatz zur Diffusion nicht die Teilchen, sondern das Lösungsmittel, bis die Stoffkonzentrationen auf beiden Seiten ausgeglichen sind. Diffusion und Osmose Unterschied zwischen Osmose und Diffusion Osmose ist ein Spezialfall der Diffusion. Es handelt sich auch um einen passiven Transportvorgang, allerdings fließt hier das Lösungsmittel (in der Regel Wasser) selbst und nicht die gelösten Teilchen. Bei der Diffusion kann eine Membran beteiligt sein, muss aber nicht. Das ist bei der Osmose anders: Hier ist immer eine Membran beteiligt, die zwei Kompartimente voneinander abgrenzt. Sie ist für das Lösungsmittel (Wasser) durchlässig, für den gelösten Stoff jedoch nicht. (Im Fall der Biomembran kann Wasser entweder durch einfache oder erleichterte Diffusion über bestimmte Kanalproteine (Aquaporine) die Membran passieren.) Proteine Proteine bestehen aus Aminosäuren, die durch chemische Bindungen miteinander verknüpft sind und so lange Ketten bilden. Diese chemischen Bindungen nennt man auch Peptidbindungen. Dabei wird aus zwei Aminosäuren bei Abspaltung von Wasser ein Dipeptid. Ab 100 Aminosäuren spricht man von einem Polypeptid. Es gibt insgesamt 20 verschiedene Aminosäuren, die sich jeweils in ihrem Rest unterscheiden. Damit besitzt jedes Protein eine spezifische Abfolge der unterschiedlichen Aminosäuren. Aminosäure: H H₂N-C_ R Strukturen O OH H2N ist die Aminogruppe. COOH ist die Carboxygruppe. R ist ein variabler Rest. Aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung können Proteine verschiedene Strukturen ausbilden. ey... 1) Betrachtet man nur die Aminosäuresequenz, ist dies die Primärstruktur. Sie zeigt lediglich in welcher Reihenfolge die Aminosäuren angeordnet sind. 2) Chemische Wechselwirkungen (Wasserstoffbrückenbindungen) zwischen den Aminosäuren geben die Möglichkeit auf dreidimensionale Strukturen, die Sekundärstrukturen. Es gibt zwei Möglichkeiten: X-Helix 3) Betrachtet man einen bestimmten Teil des Proteins und die darin vorkommenden Strukturen, so bezeichnet man die Gesamtheit von Sekundärstrukturen und ungeordneten Bereichen als Tertiärstruktur. 4) Sind nun alle Teile des Proteins mit ihren Tertiärstrukturen gemeint, wird diese Gesamtheit als Quartärstruktur bezeichnet. **** Aminogruppe H-C-COOH Aminosäure B-Festblatt O R O O H Funktion Jedes Protein ist aufgrund seiner Struktur einzigartig. So können die Proteine sehr vielfältige Funktionen haben. 1) Enzyme Enzyme sind Proteine, die chemische Reaktionen in der Zelle katalysieren. 2) Transportproteine In allen bisher bekannten Zellen gibt es Transmembranproteine (Proteine, die in der Plasmamembran eingebettet sind), die Substanzen in die Zelle und aus der Zelle transportieren. Ein frei bewegliches Beispiel ist Hämoglobin, das Protein, das im Blut vorkommt und Sauerstoff transportiert. 3) Strukturproteine Das Cytoskelett der Zelle besteht aus Proteinen. Außerdem gibt es Stützproteine in Knochen, Haar und Nägeln. 4) Regulatorische Proteine Es gibt Proteine, die mit der DNA wechselwirken und die Aktivität der Gene steuern. 5) Immunproteine Darunter zählen Antikörper, die für eine Immunreaktion verantwortlich sind. 6) Rezeptorproteine Rhodopsin, ein Protein in der Netzhaut des Auges, kann optische Reize aufnehmen und weiterleiten. 7) Motorproteine Aktin und Myosin kommen im Muskel vor und verursachen die Muskelkontraktion. 8) Speicherproteine Solche Proteine kommen oft in Samen vor und dienen als eine Nährstoffquelle für das Wachstum während der Auskeimung. Endosymbiontentheorie Die Endosymbiontentheorie besagt, dass eukaryotische Zellen mit Zellorganellen durch eine Endosymbiose mit Bakterien entstanden sind. Indize für diese Theorie sind unter anderem die Existenz von eigenen Ribosomen und einer eigenen ringförmigen DNA in Mitochondrien und Plastiden. Daneben spricht auch das Vorhandensein einer Doppelmembran für die Endosymbiontentheorie. Mitochondrien Die Endosymbiontentheorie ist eine Theorie zur Erklärung der Entstehung von eukaryotischen Zellen Die Endosymbiontentheorie ist eine Theorie zur Bildung von bestimmten Zellorganellen (Mitochondrien und Plastiden). Die Mitochondrien sind Zellorganellen, die im Cytoplasma allar Eukaryotan vorkomman Sie haben eine ovale Form und besitzen eine innere und eine außere Membran Ihre Hauptfunktion ist die Produktion des Energiamolekuls ATP innerhalb der sogenannten Atmungskatte Chloroplasten Die Mitochondrien sind Zellorganellen, die für die Energieversorgung der gesamten Zelle zuständig sind. Ihre wichtigste Aufgabe ist die Bildung von ATP (Adenosintriphosphat). Das ist ein Molekül, das sich in jeder Zelle deines Körpers befindet. Sie haben eine ovale Form und sind von einer Doppelmembran umschlossen. Im Inneren haben sie eine röhrenförmige Gestalt. Je nach Zelltyp können zwischen 1 und 2.000 Mitochondrien in einer Zelle vorhanden sein. mtDNA Die Mitochondrien sind energieliefernde Zellorganellen innerhalb der Eukaryoten. Die Prokaryoten, also die Lebewesen ohne Zellkern wie z.B. Bakterien, enthalten kein Mitochondrium FARE TEL Äußere Membran Intermembranraum Innere Membran Plastoglobuli Die Chloroplasten sind Zellorganellen innerhalb von Pflanzenzellen. Ihre wichtigste Aufgabe ist das Betreiben der Photosynthese. Ein Chloroplast gehört zu den sogenannten Plastiden. Ein Plastid ist eine Zellorganelle, die durch Endosymbiose aus lebenden Zellen hervorgegangen ist. Aus diesem Grund besitzen sie auch eine Doppelmembran und eine eigene DNA. Thylakoide Ribosomen Stroma Stärkekörper Matrix Doppelmembran Grana Stromatylakoide Ribosomen Daraus kann die Entstehung komplexerer eukaryotischer Zellen wie die der Tierzelle und die der Pflanzenzelle erklärt werden besonders häufig kommen sie in Muskel-, Nerven-, Sinnes- und Eizellen vor Mitochondrium ww Chloroplast Zelle