Biomembran

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Modell durch Elektronenmikroskopie weitgehend bestätigt periphäre Proteine integrale proteine dringen unterschiedlich tief in die Lipidschicht ein →→Proteine können sich ganz hindurch ziehen, sie bilden temporare oder permanente "Poren" -> es können verschiedene Mengen von Proteinen ein-/angelagert sein (je nach Position der Membranen) und innen -> keine starre Struktur, "flüssig-kristalliner" Zustand erheblicher Anteil von Membran proteinen in roten Blutkörperchen die Lipiddoppelschicht sind nach ihrem Modell auf den hydrophilen Außenseiten Proteine aufgelagert integrale Proteine Lipid- doppelschicht с -Kohlenhydratketten Protein mit Pore periphere Proteine Mitochondrium Zellmembran Zellwand Ribosomen Zellsaftvakuole Tonoplast Golgi-Apparat. (Dictyosom) Biologische zellen Mikrotubuli glattes raues endoplasmatisches Reticulum Chloroplast Kermpore Cytoplasma Kemhülle Nucleolus Zellwand sorgt für Form u Festigkeit Plasmalemma: dient der Funktion des stoffaustausches Zellkern enthält DNA u. slevert alle Stoff- wechselvorgänge, umgeben von Kernhülle Kernpore: ermöglicht Austausch von stoffen mit Umgebung Kernkörperchen: verantwortlich für Herstellung der Ribosome Tonoplast: umgibt die Vakude Golgi-Apperat: besteht aus vielen Dictyosomen, Hauptaufgabe Umwandlung verschiedener Stoffe Ribosome: spielen eine wichtige Rolle beim synthetisieren der Proteine raves ER: Ribosomen auf der glattes ER dient dem Oberfläche,dient der Herstellung und dem Transport von Proteinen Transport von stoffen Bildung, Umwandlung, Speicherung, Transport Mitochondrien: "kraftwerk der telle", stäbchenformige o. ge- krümmte Gestalt, eigene DUA. Ribosome von doppel. membran umgeben Lysosome: Verdawingsorganelle der Zelle, enthalten spezielle Enzyme Zellmembran Mikrotubuli Mitochondrium Ribosomen Golgi-Apparat (Dictyosom) Deplasmolyse: - umgekehrter Vorgang einer Plasmolyse - Man legt eine zelle in Wasser - Protoplast breitet sich wieder aus Golgi-Vesikel 4.9 (glattes) (raues) endoplasmatisches Reticulum Zellen entstehen nur aus vorhandenen: Mitose Aufgaben: Chloroplast: Ort der Fotosynthese NY Lysosom Plasmolyse: - Zelle wird in Salz oder zuckerlösung gelegt - sobald die Zelle in der Lösung ist, zieht der Protoplast sich zusammen - Protoplast löst sich von Zellwand Plasmolyse/Deplasmolyse Eine Plasmolyse ist nur bei lebenden tellen möglich, da eine semipermeable Membran benötigt wird. wenn die telle tot ist, arbeitet die Membran nur noch sehr schwach und somit ist kein Wasser mehr durchlässig O Plasmalemma: einzige Abgrenzung zur Nachbarzelle Chloroplasten: treten durch grün geförbles Chlorophyl auf, inneres ist von einer doppelten Membran umgeben, besitzen eigene DNA und Ribosome, gehören zur Familie der Plastiden Cytoplasma Kernhülle Mitochondrium: Energie Lieferung/Kraftwerk der Zelle glates/raues ER: Synthese von Proteinen/Transportsystem Dictyosom: Fertigstellung und Verpackung von Proteinen/Verschickung Nucleolus Kempore Biomembran Aufbau und Funktion Aufbau - bilden immer eine geschlossene Struktur (asymmetrisch Aufgebaut) ·eine Seite ist dem Zellplasma zugewandt (Plasmatische Seite) - andere Seite - Zellplasma abgewandt (Extraplasmatische Seite) -grenzt den Innenraum der Zelle vom Außenraum (Extrazellulärraum) ab - umhüllte Zellorganellen wie Mitochondrien o. Golgi-Apperat - Doppelschicht bestehend aus Phospholipiden, kleine Moleküle unpolarer/hydrophober polarer/hydrophiler Kopfleil Schwanzteil Funktion Bildung von Kompartimenten (abgegrenate Räume) L> Reaktions- u. Speicherräume entstehen Speicherung diverser Stoffe (Wasser- o. Giftstoffe) - ermöglicht Reaktionsabläufe -> Energie umwandlung in Mitochondrien u Chloroplasten Wiederholung Biomembrane: Aufgabe von Biomembranen kontrollieren Stofftransport in und aus der Zelle außere Begrenzung schafft Reaktionsräume fachsprachlicher Zusammenhang Hilfestellung für die klausur folgende Fachbegriffe müssen bei einer Osmose vorhanden sein hypoton/hyperton, Konzentrationsgradient, semipermeable Membran, diffundieten Wassermoleküle, Brown'sche Molekularbewegung, Plasmoly/Deplasmolyse, Osmose (= einseitig gerichtete Diffusion) unpolar = hydrophob= lipophil polar = hydrophil = lipophob ·Kopf- hydrophil R schwänze= hydrophob Kopf hydrophil polar Schwänze hydrophob unpolar-hydrophob= lipophil → hydrophil = lipophob Danielli und Davson entwickelten ein Modell, nach dem die Membran wie ein Sandwich mit einer Phospholipid-Doppelschicht zwischen zwei Schichten Proteinen aufgebaut ist. Proteinschicht Bimolekulare Lipidschicht Proteinschicht Das Sandwich-Modell yon Dayson und Danielli (1936) Sie entwickelten ihr Modell, nachdem in den 20er Jahren mit neuen Techni- ken nachgewiesen worden war, dass wasserlösliche (hydrophile) Proteine in der Biomembran vorkommen. Sie gingen daher der Fragestellung nach, wie die Proteine in der Biomembran angeordnet sind. Sie wussten aus Experi- menten, dass die Köpfe der Phospholipide zwar hydrophil sind, aber die Oberfläche einer künstlichen Membran aus einer Phospholipiddoppelschicht nicht so stark an Wasser haftet wie eine wirkliche biologische Membran. Diesen Unterschied erklärten sie mit der Annahme, dass die Membran auf beiden Seiten von Proteinen bedeckt ist und somit eine Sandwichstruktur auf- weist. Robertson zeigte mit elektronenmikroskopischen Bildaufnahmen von Bio- membranen einen dreischichtigen Aufbau der Biomembran. Durch die Erfin- dung des Elektronenmikroskops war es Robertson möglich zwei äußere Schichten (je 2,5 nm dick) und eine mittlere Schicht (3 nm dick) zu unter- scheiden. Alle untersuchten Membranen, egal ob Plasmamembran, Memb- ranen von Organellen und egal ob von Pflanzen, Tieren oder Mikroorganis- men, sahen immer gleich aus. Daher wurde sie Einheitsmembran genannt. Einheitsmodell →berücksichtigt großen Proteinanteil in der Membran → starkes haften an Wasser →Proteine liegen auf den hydrophilen köpten der Lipide → dunkle doppellinie: Abstand von etwa 6-8mm außerhalb der belle Lipide Proteine innerhalb der Zelle Diffusion Als Diffusion bezeichnet man einen Vorgang, bei dem sich Teilchen/Moleküle automatisch gleichmäßig verteilen. Osmose/Diffusion Brown'sche Molekularbewegung: Alle Teilchen sind immer frei beweglich. Je höher die die Temperatur ist, desto schneller bewegen die Teilchen sich Folge Stoffe diffundieren bei hoher Temperatur besser und schneller semiperme abel: sie nicht überwinden. Osmose: Als Osmose bezeichnet man eine einseitige Diffusion durch eine semipermeable Membran Zelle hypertonisch Medium hypotonisch tonisch Marton Ltonisch Zelle & Medium Isotonisch Man bezeichnet Biomembranen als semipermeabel, weil sie den kontrollierten Stoff- austausch der Zellen und Zellkompartimente ermöglichen. Sie sind für manche Moleküle, wie z. B. Wasser gut durchlässig, andere lonen und Moleküle hingegen können Konzentrationsgefalle Flusssrichtung . Lösungsmittel isoton: auf beiden Seiten ist die Konzentration gleich hyperton: Konzentration in der Zelle ist höher als außen. Konzentrationsgradient unterschiedliche Stoffe mit verschiedenen Konzentrationen Konzentrationsanstieg Deplasmolyse, da Wasser in die Zelle und nicht in das Medium fließt. hypoton Konzentration außen ist höher als in der Zelle. Plasmolyse, da Wasser in das Medium und nicht in die Zelle fließt. permeabel: permeabel sagt einfach nur, dass etwas durchlässig ist, es beschreibt auch keinen Vorgang Teilchen Undurchlässig für Teilchen Semipermeable Membran Durchlässig für Lösungsmittel AbiBick Lösungsmittel AbiBlick folgende Fachbegriffe bei Osmose hypoton /hyperton, konsentrationsgradient semipermeable Memoran diffundieren Wassermolekute, Brown'sche Molekular bevegurg, Plosmolyser Deplasmolyse. Osmose (einseitig gerichtete Diffusion) Erythrocyten 180 Extraktion der Membranlipide Membranlipide im Extraktionsmittel Wasser O Das Lipid-Doppelschicht-Modell von Gorter und Grendel (1925) erechnete Gesamtoberfläche aller verwendeten Erythrocyten 10 monomolekularer Upidfilm (doppelte Oberfläche) Um herauszufinden, wie die Lipide in der Plasmamembran angeordnet sind, die beidseitig von wässrigem Milieu umgeben ist, stellten Gorter und Gren- del Untersuchungen an. Durch die Röntgenkristallstrukturanalyse war zu der Zeit bekannt, dass sich Lipide in wässriger Lösung selbstständig zu einer → Micelle organisieren, in der die hydrophoben Bereiche vom Wasser abge- schirmt waren. Gorter und Grendel extrahierten mit unpolaren Lösungsmit- teln die Lipide aus der Membran von Erythrozyten (roten Blutkörperchen) und brachten diese auf eine Wasseroberfläche auf. Die Lipidfläche war ca. doppelt so groß, wie die errechnete Oberfläche der Erythrozytenmembran. Daraus folgerten sie, dass es sich um eine Lipiddop- pelschicht handeln musste. -> Membran lipide liegen normalerweise doppelt vor, wenn die Membran vergrößert wird, wird sie gebrochen -hydrophiler Kopf RRRRR-hydrophole Fettschwanne BEBE > Anordnung von Phosphorlipiden bezeichnet man als Lipiddoppelmembran bzw. "Lipid bilayer" hydrophil (wasserliebend) Lipiddoppelschicht hydrophob (wasserabweisend) BioProphyl GmbH 2020