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Stoffwechsel

Stoffwechsel

 Vorbereitung auf die Bioklausur
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• Biomembran
• Membranmodelle
• Diffusion, Osmose
• Umkehrosmose, Dialyseprinzip
Osmotische Zustand

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Koray

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Vorbereitung auf die Bioklausur -Biomembran -Diffusion, Osmose -Umkehrosmose, Dialyseprinzip -Osmotische Zustandsgleichung -Plasmolyse, Deplasmolyse -Atmung -Transportmechanismen -Bau und Funktion der Niere -Harnbildung im Nephron ............

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Vorbereitung auf die Bioklausur Themen: • Biomembran • Membranmodelle • Diffusion, Osmose • Umkehrosmose, Dialyseprinzip Osmotische Zustandsgleichung • Plasmolyse, Deplasmolyse • Atmung • Transportmechanismen • Bau und Funktion der Niere • Verdauungstrakt • Enzyme Die Biomembran: Die aus Lipiddoppelschichten und Proteinen aufgebauten Biomembranen grenzen die Zelle nach Außen ab, somit ermöglichen sie einen spezifischen Stofftransport. Zudem unterteilen sie das Zellinnere in verschiedene Reaktionsräume (Kompartimente), in denen jeweils unterschiedliche Stoffwechselprozesse ablaufen können. Als Träger von Enzymen katalysieren sie wichtige Stoffwechselrektionen wie Fotosynthese oder Zellatmung. Hydrophilic head Hydrophobic tails O -P-0 CH₂-CH-CH₂ O O C 0 C 0 Saturated fatty acid Unsaturated fatty acid Liposom Phosphate Doppellipidschicht Glycerol →In Wasser ordnen sich die Moleküle in einer monomolekularen Schicht an, wobei die hydrophilen Molekülbereiche in das Wasser eintauchen. Membranlipide setzen sich aus zwei Teilen zusammen, einem hydrophilen (Wasser anziehenden), polaren Kopf: Phosphatgruppe + kurzer organischer Rest, und zwei hydrophoben (Wasser abweisend) lipophilen Schwanzgruppen (Kohlenwasserstoffketten) Mizelle In wässriger Milieu der Zelle bilden die Phospholipide eine Doppelschicht, deren lipophile Schwänze nach innen gerichtet sind →Grundsubstanz der Membran, sorgt für Flexibilität, Stabilität und Semipermeabilität. • Membranmodelle: bimolekulare Lipidschicht 1925 Gorter und Grendel: Sie extrahierten die Lipide aus der Zellmembran von roten Blutkörperchen und brachten diese auf eine Wasseroberfläche auf. Sie wiesen nach, dass die Lipidfläche doppelt so groß war wie die errechnete Oberfläche aller Membranen der roten Blutkörperchen →Lipiddoppelschicht yuris Membranmodell nach DANIELLI und DAVSON 1235 Danielliund Davson: Ihre Modellvorstellung besagt, dass die Lipiddoppel- Schicht beidseitig mit Proteinen bedeckt ist. Flüssig-Mosaik-Modell nach SINGER und NICOLSON Proteine sind der Lipidschicht aufgelagert (periphere Proteine) → leicht ablösbar -oder sie tauchen mehr oder Weniger in sie tief hinein (integrale Proteine) oder reichenganz durch sie hinein (Tunnelproteinen) 1960 Singer...

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und Niebson: -die Membran ist flexibel →Verschiebbarkeit der Proteinmoleküle -in ihr sind verschiedenartige Proteine eingebettet Nachweis: Gefrierätztechnick Passive Transportvorgänge in den Zellen: ● Diffusion: Ein Prozess, der zu einer gleichmäßigen Verteilung von Teilchen führt. Dieser Prozess beruht auf der thermischen Bewegung von Teilchen, die sich bei ungleichmäßiger Verteilung sich aus Bereichen hoher Konzentration in Bereichen geringer Konzentration bewegen. -Diffusionsgeschwindigkeit hängt von der Größe des Konzentrationsgefälle, Temperatur und Teilchengröße Beispiel: Wenn man Farbstoff in Wasser tropft, entstehen zunächst zwei Bereiche: ein Bereich mit hoher Farbstoffkonzentration und ein Bereich mit niedriger Konzentration. Es liegt also ein Konzentrationsgradient von hoch zu niedrig vor. →nach längerer Zeit kommt es zu einem Konzentrationsausgleich. Die Farbmoleküle diffundieren, bis sie sich gleichmäßig im Wasser verteilt haben. • Osmose: Ein einseitig gerichteter Diffusionsvorgang durch eine Semipermeable (halbdurchlässig) Membran Osmotischer Druck: Druck, der durch die in einem Lösungsmittel gelösten Moleküle auf der höherkonzentrierten Seite verursacht wird und den Fluss durch eine semipermeable Membran antreibt. -mit Saugkraft vergleichbar Beispiel: Farbstoff wird durch eine semipermeable Membran von Wasser getrennt. Für Wasser ist die Membran permeabel, für Farbstoff hingegen impermeabel. Wasser fließt immer vom Ort des höheren Wasserpotenzials (weniger gelöste Teilchen), in Richtung des niedrigeren Wasserpotenzials (mehr gelöste Teilchen). Osmotischer Druck besteht solange, bis es zum Ausgleich der Konzentrationen auf beiden Membranseiten kommt. Ab diesem Zeitpunkt fließt in beide Richtungen die gleiche Menge an Wasser (isotonischer Zustand). →Volumenzunahme Hypotonische Lösung: geringere Konzentration an osmotisch wirksamen Stoffen Isotonische Lösung: osmotischer Druck ist gleich Hypertonische Lösung: höhere Konzentration an osmotisch wirksamen Stoffen ● Umkehrosmose: ● Ein Verfahren zur Beseitigung unerwünschter Bestandteile im Wasser. Meerwasser wird unter hohem Druck durch eine nur für Wassermoleküle permeable Membran gepresst. Im Unterschied zur Osmose nimmt hier das Wasser den umgekehrten Weg, da der von außen auf das Meerwasser ausgeübte Druck größer ist als der vom Meerwasser bedingte osmotische Druck Umkehrosmose Semipermeable Membran Reinst- wasser Druck Salz- wasser Das Dialyseprinzip: Ein Verfahren, mit dem das Blut eines Menschen außerhalb des Körpers gereinigt wird. Der Blutkreislauf ist über Schläuche mit dem Gerät verbunden. Das Blut wird aus einer operativ veränderter Vene über einen Schlauch in das Dialysegerät gepumpt. Es fließt durch den Dialysator und wird vom Dialysat umspült im sog. Gegenstromprinzip (Stoffe werden aneinander vorbeigeführt: vorteilhaft weil, effizienter und kostengünstiger). Es herrscht zwischen den Flüssigkeiten ein Konzentrationsgefälle, daher treten aus dem Blut die kleinmolekularen Schadstoffe (Harnstoff, Kreatinin...) in die Spülflüssigkeit über. Umgekehrt lässt sich das Blut des Patienten durch eine bestimmte Zusammensetzung der Spüllösung mit erwünschten Substanzen anreichern. Das gereinigte Blut wird dann über einen Schlauch wieder in die Vene geleitet. Die osmotische Zustandsgleichung: Osmometer: Zuckerlösung befindet sich in einer hypotonischen Lösung (Wasser). Die Lösungen sind durch eine semipermeable Membran getrennt. Aufgrund der Konzentrationsunterschied bezüglich der Zuckerteilchenkonzentration entsteht ein osmotischer Druck, was den Wassereinstrom in die Zuckerlösung bewirkt→ Wassersäule steigt im Steigrohr → hydrostatischer Druck (Gravitationsdruck) wirkt dem osmotischen Druck entgegen. Stillstand bei Kompensation des osmotischen durch den hydrostatischen Druck.

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