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Biomembran und Transportvorgänge

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 BIOLOGIE KLAUSUR
DIE BIOMEMBRAN & TRANSPORTVORGÄNGE
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Proteinschicht
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Biomembran: - Aufabu -Diffusion und Osmose Transport an der Biomembran - Proteine - aktiver und passiver Transport - Grundlagen Stoffwechsel

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BIOLOGIE KLAUSUR DIE BIOMEMBRAN & TRANSPORTVORGÄNGE 999999 00 Proteinschicht 99999999999999999999999 Lipidschicht óóóóóóóóóó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó óóó Proteinschicht Extrazellularrau m - Phospholipid- doppelschicht : - integrale Proteine tief in Lipiddoppelschicht eingebettete Proteine periphere Proteine: an Membranoberfläche gebundene Zellinnenraum Membranen sind dynamische Strukturen, die einer stetigen Veränderung unterliegen. Die Fluidität (Fließfähigkeit) von Membranen wird von der Lipidzusammensetzung und der Temperatur beeinflusst. Fluid-Mosaic-Modell Intrazellularraum Kohlenhydrate sind an Pro- teine gebunden (es entstehen Glykoproteine) oder an Lipide (es entstehen Glykolipide). Hydrophobe Schwänze der Lipide stehen sich gegenüber Hydrophile Köpfe sind von Proteinen überzogen →Protein-Lipiddoppelschicht - Protein (Sandwich-Struktur) . Periphere Membranpro- teine dringen überhaupt nicht in die Doppelschicht ein. Lipiddoppelschicht Ergebnis zweier Arten von Wechselwirkungen: hydrophobe Wechselwirkung zwischen unpolaren Schwänzen und hydrophile Wechselwirkung zwischen polaren Köpfen der Phospholipide und Wasser. In Tierzellen sind einige Membranproteine mit den Filamenten der extrazellu- Jären Matrix verknüpft. 18 MARZ Einige Membran- proteine inter- agieren mit dem Cytoskelett. Cholesterolmoleküle, die zwischen die Phospholipidschwänze einge- streut sind, beeinflussen die Fluidität der Membran Manche integrale Membran- proteine durchspannen die Phospholipiddoppelschicht vollständig; andere dringen nur teilweise in sie ein. Einige Proteine sind kova- lent mit Lipiden verknüpft die sich in die Membran einlagern. DIFFUSION · Moleküle sind in der Flüssigkeit immer in Bewegung Bewegung Diffusion Geschwindigkeit abhängig von: →sorgt dafür, dass sich ein gelöster Stoff in der Flüssigkeit verteilt Wassermolekül →gelösten Stoffe "fließen" vom Bereich mit höherer Konzentration zum Bereich mit niedriger Konzentration z.B. Zucker-/Salzmolekül außen DIFFUSION PERMEABLE MEMBRAN Wenn auf beiden Seiten einer Membran Substanzen mit jeweils unterschiedlicher Konzentration gelöst vorliegen, können diese Stoffe durch die...

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Membran hindurch diffundieren. Voraussetzung dafür ist, dass die Membran für diese Substanzen permeabel, das heißt durchlássig ist, also geeignete Poren hat. Dabei wandert im Endeffekt jede Substanz entlang ihrem Konzentrationsgefälle. hypertonisch (konzentrierter als innen) innen durch Wasser- verlust schrumpft der Zellkörper; die Zellmembran zieht sich von der Zell- wand zurück (Plasmylose) →Zelle verliert Wasser+schrumpft - außen Temperatur je kleiner die Partikel sind je größer das Konzentrations- gefälle ist innen isotonisch (gleich wie innen) durch den fehlenden Innendruck ist die Zelle schlaff →Normalzustand einer roten Blutzelle: Gleichgewicht der osmotischen Verhältnisse außen innen hypotonisch (verdünnter als innen) Normalzustand einer Pflanzenzelle: der Zell- körper drückt gegen die Zellwand und wird prall (turgeszent) → Zellen nehmen Wasser auf, schwellen an und platzen OSMOSE PLASMOLYSE & DEPLASMOLYSE Plasmolyse: Befinden sich Pflanzenzellen in einer hypertonischen Lösung (beispielsweise Salzwasser), strömt Wasser aus. Der schrumpfende Zellkörper löst sich von der Zellwand → Dieses Pflanzengewebe welkt. TRANSPORTVORGANGE DURCH MEMBRANEN extrazelluläre Flüssigkeit Zytoplasma 0 alo O Vi (8) Stoffklasse Öffnung Transportgeschw. Auftreten in der Membran Anzahl der zeitgleich transportierten Teilchen Deplasmolyse Tauscht man die Salzlösung in der Umgebung mit Wasser aus (hypotonische Umgebung), strömt Wasser osmotisch wieder ein. → Der Zellkörper legt sich wieder an die Zellwand. Konzentrations- gradient Kanäle Proteine Können zu beiden Seiten geöffnet sein schneller weniger häufig häufig eine Teilchensorte 38888 1. Lipiddoppelschicht 2. Sehr kleine, ungelade Moleküle (z.B. Gase) oder größere, lipophile Moleküle 3. Geladene Teilchen (z. B. Natrium-Ionen) oder Wassermoleküle 4. bestimmte, oft polare Moleküle (z. B. Zucker oder Aminosäuren) 5. Kanal 6. Carrier 7. Freie (einfache) Diffusion Carrier Proteine 8. Erleichterte Diffusion immer nur zu einer Seite geöffnet langsamer häufiger eine - drei Teilchensorte(n) aktive Transport gegen Konzentrationsgefälle Symport Transport von zwei Teilchen in die gleiche Richtung aktiver Transport als Uniport Antiport: Transport von zwei Teilchen in e entgegengesetzter Richtung Energie Uniport Transport eines Teilchens Aktiver Transport 50000 sekundár aktiv: ATP- Spaltung zum Aufbau eines Konzentrationgefälles eines, anderen" Teilchens; Symport oder Antiport des gewünschten" Teilchens Wassermoleküle Teilchen passieren die Membran möglich, aber immer nur MIT dem Symport Durch Transportproteine mit passgenauer Bindungsstelle (Schlüssel-Schloss - Prinzip) Energie Antiport gegen Konzentrations- gefälle unter ATP- Spaltung (Energiever - brauch) primär aktiv: ATP- Spaltung am Transport- protein aktiv gegen Konzentrationsgefälle → Energieverbrauch AQUAPORINE Der Wassertransport durch Aquaporine ist eine erleichterte Diffusion, weil die Wassermoleküle die Zellmembran mithilfe dieser Tunnelproteine besser passieren können. Der Transport erfolgt mit dem Konzentrationsgefälle, ohne dass Energie benötigt wird. Es handelt sich um einen passiven Transport passiv → mit Konzentrationsgefälle "natürliche" Energie quelle hydrophiler Innenbereich hydrophober Außenbereich durch einen Kanal. Transport nach beiden Seiten Konzentrationsgefälle. AQUAPORINE Funktion: • Regulierung des Wasser haushaltes in der Niere, roten Blutzellen, Augenlinse und Gehirn bei Fehlern → Form von Diabetes, grauen Star (Katarakt) oder Gehörverlust lassen nur Wassermoleküle hindurch verhindert Verlust von Nährstoff molekülen, Salz-lonen oder Wasserstoff-lonen der Zelle SEKUNDARAKTIV • ATP-Spaltung zum Aufbau eines Konzentrationsgefälles eines anderen" Teilchens Symport oder Antiport des gewünschten" Teilchens. NATRIUM-KALIUM-PUMPE → Natrium wird gebunden und regt den Carrier an, eine Phosphatgruppe des ATP zu binden → Phosphat bindung veranlasst den Carrier dazu, die Natriumbindungsstellen zu verändern → Veränderung → Natrium wird nach außen befördert → Kalium bindet an Carrier → Phosphatgruppe wird freigesetzt Abspaltung Phosphatgruppe → Wiederherstellung Bindungsstelle für Natrium → Kalium freigesetzt → Carrier wieder frei zugänglich → Jedes Carrier kann nur ein bestimmtes Molekül transportieren, weil Moleküle verschiedene Formen haben (Schlüssel-Schloss- Prinzip) Carrier wird für den aktiven Transport von Molekülen benötigt - - ATP = universeller Energieträger, wird für alle Zellen benötigt - Osmose = passiver Transport GLUCOSE TRANSPORT Darmlumen Natrium-Ionen rstitium hohe Konzentration Kalium-Ionen niedrige Konzentration Darmepithelzelle niedrige Konzentration hohe Konzentration Blutkapillare/Inte hohe Konzentration niedrige Konzentration Glucosemoleküle niedrige Konzentration hohe Konzentration niedrige Konzentration O Glucose w m Darmlumen Nat ATP ADP Darmwandzellen mit Kapillare -Aus dem Darm in die Schleimhautzellen: Glucosemoleküle gelangen im Symport mit Natrium-Ionen durch ein Transportprotein ins Cytoplasma der Schleimhautzellen. In der Schleimhautzelle: - Na+lonen bewegen sich passiv entsprechend ihres Konzentrationsgefälles. Die Glucoseaufnahme und - anreicherung wird also durch das Konzentrationsgefälle der Na+lonen angetrieben. Zum Konzentrationsausgleich kommt es nicht, da eine Natrium-Kalium-Pumpe ständig Na+lonen aus den Schleimhautzellen ins Blut bringt (Antiport). Diese Pumpe arbeitet gegen das Konzentrationsgefälle und ist ein aktiver Transportprozess unter ATP-Spaltung. Das Zusammenspiel zwischen Glucose-Natrium-Symport und Natrium-Kalium-Pumpe ist ein sekundär aktiver Transportprozess. - Aus der Schleimhautzelle ins Blut: Die in den Schleimhautzellen nun angereicherte Glucose gelangt durch erleichterte Diffusion ins Blut

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Vielen Dank, wirklich hilfreich für mich, da wir gerade genau das Thema in der Schule haben 😁

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Membran hindurch diffundieren. Voraussetzung dafür ist, dass die Membran für diese Substanzen permeabel, das heißt durchlássig ist, also geeignete Poren hat. Dabei wandert im Endeffekt jede Substanz entlang ihrem Konzentrationsgefälle. hypertonisch (konzentrierter als innen) innen durch Wasser- verlust schrumpft der Zellkörper; die Zellmembran zieht sich von der Zell- wand zurück (Plasmylose) →Zelle verliert Wasser+schrumpft - außen Temperatur je kleiner die Partikel sind je größer das Konzentrations- gefälle ist innen isotonisch (gleich wie innen) durch den fehlenden Innendruck ist die Zelle schlaff →Normalzustand einer roten Blutzelle: Gleichgewicht der osmotischen Verhältnisse außen innen hypotonisch (verdünnter als innen) Normalzustand einer Pflanzenzelle: der Zell- körper drückt gegen die Zellwand und wird prall (turgeszent) → Zellen nehmen Wasser auf, schwellen an und platzen OSMOSE PLASMOLYSE & DEPLASMOLYSE Plasmolyse: Befinden sich Pflanzenzellen in einer hypertonischen Lösung (beispielsweise Salzwasser), strömt Wasser aus. Der schrumpfende Zellkörper löst sich von der Zellwand → Dieses Pflanzengewebe welkt. TRANSPORTVORGANGE DURCH MEMBRANEN extrazelluläre Flüssigkeit Zytoplasma 0 alo O Vi (8) Stoffklasse Öffnung Transportgeschw. Auftreten in der Membran Anzahl der zeitgleich transportierten Teilchen Deplasmolyse Tauscht man die Salzlösung in der Umgebung mit Wasser aus (hypotonische Umgebung), strömt Wasser osmotisch wieder ein. → Der Zellkörper legt sich wieder an die Zellwand. Konzentrations- gradient Kanäle Proteine Können zu beiden Seiten geöffnet sein schneller weniger häufig häufig eine Teilchensorte 38888 1. Lipiddoppelschicht 2. Sehr kleine, ungelade Moleküle (z.B. Gase) oder größere, lipophile Moleküle 3. Geladene Teilchen (z. B. Natrium-Ionen) oder Wassermoleküle 4. bestimmte, oft polare Moleküle (z. B. Zucker oder Aminosäuren) 5. Kanal 6. Carrier 7. Freie (einfache) Diffusion Carrier Proteine 8. Erleichterte Diffusion immer nur zu einer Seite geöffnet langsamer häufiger eine - drei Teilchensorte(n) aktive Transport gegen Konzentrationsgefälle Symport Transport von zwei Teilchen in die gleiche Richtung aktiver Transport als Uniport Antiport: Transport von zwei Teilchen in e entgegengesetzter Richtung Energie Uniport Transport eines Teilchens Aktiver Transport 50000 sekundár aktiv: ATP- Spaltung zum Aufbau eines Konzentrationgefälles eines, anderen" Teilchens; Symport oder Antiport des gewünschten" Teilchens Wassermoleküle Teilchen passieren die Membran möglich, aber immer nur MIT dem Symport Durch Transportproteine mit passgenauer Bindungsstelle (Schlüssel-Schloss - Prinzip) Energie Antiport gegen Konzentrations- gefälle unter ATP- Spaltung (Energiever - brauch) primär aktiv: ATP- Spaltung am Transport- protein aktiv gegen Konzentrationsgefälle → Energieverbrauch AQUAPORINE Der Wassertransport durch Aquaporine ist eine erleichterte Diffusion, weil die Wassermoleküle die Zellmembran mithilfe dieser Tunnelproteine besser passieren können. Der Transport erfolgt mit dem Konzentrationsgefälle, ohne dass Energie benötigt wird. Es handelt sich um einen passiven Transport passiv → mit Konzentrationsgefälle "natürliche" Energie quelle hydrophiler Innenbereich hydrophober Außenbereich durch einen Kanal. Transport nach beiden Seiten Konzentrationsgefälle. AQUAPORINE Funktion: • Regulierung des Wasser haushaltes in der Niere, roten Blutzellen, Augenlinse und Gehirn bei Fehlern → Form von Diabetes, grauen Star (Katarakt) oder Gehörverlust lassen nur Wassermoleküle hindurch verhindert Verlust von Nährstoff molekülen, Salz-lonen oder Wasserstoff-lonen der Zelle SEKUNDARAKTIV • ATP-Spaltung zum Aufbau eines Konzentrationsgefälles eines anderen" Teilchens Symport oder Antiport des gewünschten" Teilchens. NATRIUM-KALIUM-PUMPE → Natrium wird gebunden und regt den Carrier an, eine Phosphatgruppe des ATP zu binden → Phosphat bindung veranlasst den Carrier dazu, die Natriumbindungsstellen zu verändern → Veränderung → Natrium wird nach außen befördert → Kalium bindet an Carrier → Phosphatgruppe wird freigesetzt Abspaltung Phosphatgruppe → Wiederherstellung Bindungsstelle für Natrium → Kalium freigesetzt → Carrier wieder frei zugänglich → Jedes Carrier kann nur ein bestimmtes Molekül transportieren, weil Moleküle verschiedene Formen haben (Schlüssel-Schloss- Prinzip) Carrier wird für den aktiven Transport von Molekülen benötigt - - ATP = universeller Energieträger, wird für alle Zellen benötigt - Osmose = passiver Transport GLUCOSE TRANSPORT Darmlumen Natrium-Ionen rstitium hohe Konzentration Kalium-Ionen niedrige Konzentration Darmepithelzelle niedrige Konzentration hohe Konzentration Blutkapillare/Inte hohe Konzentration niedrige Konzentration Glucosemoleküle niedrige Konzentration hohe Konzentration niedrige Konzentration O Glucose w m Darmlumen Nat ATP ADP Darmwandzellen mit Kapillare -Aus dem Darm in die Schleimhautzellen: Glucosemoleküle gelangen im Symport mit Natrium-Ionen durch ein Transportprotein ins Cytoplasma der Schleimhautzellen. In der Schleimhautzelle: - Na+lonen bewegen sich passiv entsprechend ihres Konzentrationsgefälles. Die Glucoseaufnahme und - anreicherung wird also durch das Konzentrationsgefälle der Na+lonen angetrieben. Zum Konzentrationsausgleich kommt es nicht, da eine Natrium-Kalium-Pumpe ständig Na+lonen aus den Schleimhautzellen ins Blut bringt (Antiport). Diese Pumpe arbeitet gegen das Konzentrationsgefälle und ist ein aktiver Transportprozess unter ATP-Spaltung. Das Zusammenspiel zwischen Glucose-Natrium-Symport und Natrium-Kalium-Pumpe ist ein sekundär aktiver Transportprozess. - Aus der Schleimhautzelle ins Blut: Die in den Schleimhautzellen nun angereicherte Glucose gelangt durch erleichterte Diffusion ins Blut