Biologie 3 Bioelektrizität PDF

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Fatima Hashimi Biologie S4

Biologie: Grundlagen der Bioelektrizität 1. Erklären Sie folgende Begriffe: Potenzialdifferenz: Dies beschreibt die Spannung zwischen positiven und negativen Pol. Sie wird durch die Ladungstrennung aufgebaut. Gleichgewichtspotenzial: Dies entsteht, wenn die osmotische und elektrische Kraft, die das Ion über die Membran bewegen, gleich groß und entgegengesetzt sind.

Membranpotenzial: Dies beschreibt den Zustand, in dem das Ungleichgewicht von Ladungen nicht sofort ausgeglichen werden kann. Konzentrationsgefälle: Dies entsteht, wenn es auf einer Seite der Membran mehr Ionen als auf der anderen Seite. Dabei wollen die Ionen dann auf der Seite, wo weniger sind, damit ein Gleichgewicht entsteht. Ionenkanäle: Ionenkanäle lassen Ionen durch die Membran passieren. Sie sind selektiv und lassen nur eine Sorte durch. elektromotorische Kraft: Dies bezeichnet die Zellspannung einer Zelle. selektive Ionenpermeabilität: Diese bewirkt, dass im Zellinneren aller tierischen Zellen eine andersartige Ionenkonzentration vorhanden ist, als in der Flüssigkeit außerhalb der Zelle. dynamisches Gleichgewicht: Dies ist ein Gleichgewichtszustand in offenen Systemen, das immer in Bewegung ist und Masse und Energie austauscht. Dabei bleibt die Menge an Substanzen, Teilchen und Energie gleich. 2) Erklären Sie unter Verwendung der Fachbegriffe die Abbildung rechts! In der Abbildung rechts ist die Ionenverteilung im Zellinnern und auf der Außenseite zu erkennen. Die Zellmembran trennt das Innere der Zelle vom extrazellulären Raum voneinander und bewirkt somit durch ihre Lipiddoppelschicht eine Potenzialdifferenz, da die Ladungen voneinander getrennt werden und nur somit die Potenzialdifferenz gebildet werden kann. Im Zellinnern befinden sich hauptsächlich positive Kaliumionen und negativ geladenen Proteine. Außerhalb der Zelle gibt es hauptsächlich positive Natrium Ionen und negative Chloridionen. Dadurch, dass die Zellmembran nicht durchlässig ist, ist die Konzentration nicht gleichmäßig verteilt und es entsteht ein Membranpotenzial, welches ausgeglichen werden will. Aufgrund der Potenzialdifferenz entsteht ein starkes elektrisches Feld, bzw. Eine elektromotorische Kraft, die das Verhältnis aus Spannung und Abstand der Ladungen definiert. Trotz dessen, dass die Lipiddoppelschicht für Ionen passierbar ist, können Tunnelproteinen sich durchdringen und durch diese können Ionen durchtreten. Diese Ionenkanäle sind sehr selektiv und sie lassen häufiger nur eine Sorte Ionen passieren. Durch das passieren von Ionen durch die Ionenkanäle entsteht ein elektrischer Stromfluss, doch die Ionenkanäle beschränken den Stromfluss durch die Zellmembran. Durch diese selektive Ionenpermeabilität von Biomembranen entsteht bei allen tierischen Zellen im Zellinneren eine andere Ionenkonzentration als in der Flüssigkeit außerhalb der Zelle. 3) Erklären Sie, warum es beim hier beschriebenen Modell nicht zum Konzentrationsausgleich zwischen den beiden Kammern kommen kann!

Fatima Hashimi Biologie S4 Beim beschriebenen Modell kann es nicht zum Konzentrationsausgleich kommen, durch das Gleichgewichtspotenzial. Das Kaliumchlorid Lösung gefüllte Becken beinhaltet eine Membran, die nur Kaliumionen durch sich passieren lässt. Durch die Kaliumkonzentrationserhöhung in der ersten Kammer entsteht ein Konzentrationsgefälle. Dadurch, dass die Cl- Ionen die Kammer nicht durchdringen können, sind die Kammern nicht mehr eklektisch neutral. Infolge dessen wird die Kammer 1 immer negativer, da immer mehr Kalium Ionen zu Kammer 2 durchtreten. Demgegenüber entsteht eine Potenzialdifferenz die eine elektrischmotorische Kraft im Becken ausübt, die es schwieriger macht für die Kaliumionen in die Kammer 2 zu gelangen. Trotz der ungleichen Kaliumkonzentration kann keine Kaliumdiffusion stattfinden. Nichtsdestotrotz kommt es zu einem dynamischen Gleichgewicht, wenn die Kraft, die das Konzentrationsgefälle auf K-Ionen ausübt genauso groß ist, wie die elektromotorische Kraft, die die Ionen zurückhält. Dementsprechend ergibt sich keine Konzentrationsveränderung mehr, da auf jedes K+Ion zwei gleich große und entgegengesetzte Kräfte wirken. Diese Spannung nennt man auch Gleichgewichtspotenzial und es zeigt sich, dass das Gleichgewichtspotenzial eines Ions vom Konzentrationsverhältnis zwischen innen und außen, von der Temperatur und von der Ladung eines Ions abhängt....