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Biomembran
1.12.2022
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Biomembran Hauptfunktionen -Abgrenzung der Zelle von ihrer Umgebung sowie Abgrenzung von Reaktionsräumen (kompartimentie- rung) innerhalb der Zelle kontrollierter & regulierter Stoffaustausch zwischen innen & außen - Dicke ca. 8nm ; 6000 Biomembranen übereinander- gelegt haben die Dicke einer Buchseite (!); (3nm Kernbereich, je 2,5nm aufgelagerte, proteinreiche Sch- icht) Grundbausteine: Phospholide - ein Phospholipid ist ein amphiphiles Molekül; am- phiphil bedeutet beides liebend" = hydrophil (wasser- liebend) als auch lipophil (fettliebendi — Grundbaustein ; (lipophil → hydrophob) - hydrophiler Kopf"Glycerol mit Phosphat-Molekül an dem ein poldrer Rest gebunden ist; der polare Rest bewirkt hydrophile Eigenschaften -hydrophober Schwanz"→→2 fettsäureketten am Gly- cerol, die unpolar sind; die fettsäuren bewirken die hydrophobe Eigenschaft des Phospholipids; in wäss- rige Lösung wechselwirken die Fettsäuren untereinan- der & mit hydrophoben Molekülen Phospholipid-Doppelschicht durch die hydrophile & -phobe Eigenschaft der Phos- pholipide lagern sich die Membranlipide zu einer Lipiddoppelschicht zusammen; die hydrophoben „Schwänze" (Fettsäuren) wechselwir- ken untereinander, die hydrophilen „Köpfe" wechselwir- ken mit Wasser dadurch kommt es zu einer Zusammenlagerung. in der die hydrophoben Bereiche innen liegen & durch die Kopfgruppen vom Wasser abgeschirmt sind (Lipiddoppelschicht); der hydrophobe Kernbereich stellt eine wirkungs- Volle Schranke für Wasser & alle hydrophilen Moleküle dar Weitere Bestandteile: - Proteine, die sich auf &in der Membran befinden - je nach Lage, in der Membran unterscheidet man: periphere (aufgelagerte) Proteine - integrale (eingelagerte) Proteine - transmembrane (membrandurchspannende) Proteine Funktion kontrollierter Stoffaustausch zwischen innen & außen, sozusagen inteligente Tür- en; arbeiten Stoffspezifisch & Wirkungs- Spezifisch als kanal-, Transport & Rezeptor- proteine : -...
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Kohlenhydrate: gebunden an Membranproteine ( Glykolipide); häufig an der Membran- außenseite der Zellen Funktion: Zell-Zell-Erkennung körpereigener & kör- perfremder Zellen immunabwabwehr) Flüssig-Mosaik-Modell -keine starre.gleichmäßige, sondem bewegliche &asy- mmetrische Konstruktion - Lipide & Proteine sind seitwärts (lateral) beweglich (flüssig") - Chloresterol in der Lipidschicht macht die Membran flüssiger - trotz der Beweglichkeit der Lipide behält die Lipid- doppelschicht ihre Dichtigkeit - Proteine sind asymmetrisch verteilt (Mosaik"); trotz ihrer Beweglichkeit können sie nicht die Membranseite wechseln funktion: -Dynamik macht Biomembran elastischer & damit widerstandsfähiger - Reparaturmöguchkeit bei kleinen mechanischen Besch- ädigungen verschiedene Proteine können sich zusammenlagern zu neuen Kombinationen zur Bewältigung verschie- dener Aufgaben, z.B. punktgenaue verknüpfung be- nachbarter Zellen Grundprinzip der Vielzelligkeit) - Problem für Dynamik. -Kälte; Membranen erstarren. Lipide verlieren ihre Be- weglichkeit, Proteine können ihre funktionen nicht aus- reichend ausüben Lösung -Fettsäuren werden so verändert, dass die Membranen auch bei Kälte flüssig bleiben (→Pflanzen u. Bakterien) Chloresterol-Einlagerung in der Lipidschicht verhindert ein Erstarren der Membrán bei Kälte (→Tiere) Historische Entwicklung des Baus der Biomembran: 1917, I. Langmuir →→ Phospholipid-Einzelschicht; stelle künstliche Phospholipidmembranen her, deren 'hydro- phile köpfe in wässrige Lösung eintauchen 1925. E. Groter u. f Grendel-Phospholid-Doppelschicht maßen den Phospholipidgehalt von roten Blutzellen & Schlossen aufgrund ihrer Daten zur Oberflächen- große roter Blutzellen auf eine Phospholid-Doppel- Schicht von Zellmembranen - 1935.H. Davison u. Danielli →Sandwich-Modell; durch Weitere Stoffanalysen erweiterten die Forscher das Membranmodell der Phospholipid-Doppelschicht um die Hypothese einer beidseitig aufliegenden Proteinschicht aus globulären Proteinen gleicher Größe - 1972, S.J Singer u. G Nicolson → Flüssig-Mosaik-Modell; aufgrund weiterer Befunde & technischer Möglichkeiten entwickelte sich die Vorstellung eines dynamischen Baus der Membran: Membran ist ein Mosaik aus Proteinmolekülen ( entdeckt mithilfe der Gefrierbruch- technik), die in einer flüssigen Phospholipid-Doppel- Schicht liegen