Biologie LK - Kompartimentierung und Biomembran PDF

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Mitschrift zu Kompartimentierung und Biomembran, Biologie LK...

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Verena Frommer

Biologie LK

22.08.2019

KOMPARTIMENTIERUNG Aufgabe 1: Erläutern Sie den Begriff „Kompartimentierung“ - bedeutet eine Trennung der / von einzelnen Reaktionsräumen -

innerhalb der Zelle

Vorhandensein verschiedener Reaktionsräume ein Kompartiment: Gesamtheit aller gleichartiger Reaktionsräume (alle Mitochondrien sind ein Kompartiment

Aufgabe 2: Fassen Sie die Funktionen von Biomembranen zusammen - Schutz vor äußeren Einwirkungen -

hält den Zellinhalt zusammen dient als Barriere Abschirmung einzelner Reaktionsräume (Trennung, da unterschiedlich Bedingungen vorliegen) sorgt für einen kontrollierten Import und Export - Nährstoffe / Abfallstoffe Signalverarbeitung und Fortbewegung Elastizität (sorgt z.B. für Möglichkeit der Abspaltung von Vesikeln) Beispiel: Lysosomen enthalten (Verdauungs)-Enzyme —> bei pH-Wert 5 (sauer) aktiv, das umgebende Cytoplasma hat einen pH-Wert von 7 (neutral); wenn die Biomembran zerstört wird —> Verdauungsenzyme werden deaktiviert (Schutz vor Selbstverdau)

Biomembran Struktur - bestehen aus Lipiden - auf der Membran in unregelmäßigen Abständen unterschiedliche Proteine - an beides können zusätzlich noch Kohlenhydrate gebunden sein - häufigste Lipidmoleküle in der Biomembran sind die Phospholipide —> hydrophiler Kopf und hydrophober Schwanz - Schwanz besteht aus zwei unpolaren Fettsäuren —> Wechselwirkungen zwischen den beiden Fettsäuren —> Zusammenhalt der Membran - da Kopf polar —> Wechselwirkungen mit polaren Wassermolekülen —> Lipide lagern sich im Wasser zu einer Lipid-Doppelschicht zusammen - Proteine: ermöglichen den spezifischen Stoffaustausch durch die Biomembran Funktion - Schutz vor äußeren Einwirkungen - hält den Zellinhalt zusammen - dient als Barriere - Abschirmung einzelner Reaktionsräume (Trennung, da unterschiedlich Bedingungen vorliegen) - sorgt für einen kontrollierten Import und Export - Nährstoffe / Abfallstoffe - Signalverarbeitung und - Fortbewegung - Elastizität (sorgt z.B. für Möglichkeit der Abspaltung von Vesikeln) - Beispiel: Lysosomen enthalten (Verdauungs)-Enzyme —> bei pH-Wert 5 (sauer) aktiv, das umgebende Cytoplasma hat einen pH-Wert von 7 (neutral); wenn die Biomembran zerstört wird —> Verdauungsenzyme werden deaktiviert (Schutz vor Selbstverdau)

Verena Frommer

Biologie LK

22.08.2019

S. 70, Aufgabe 1: Erklären sie die Mechanismen, welche die Beweglichkeit von Membranproteinen beschränken -

Proteine kamen nur an einer bestimmten Seite der Zelle vor (—> bewegen sich nicht im Kreis um die Zelle herum) feste Verbindungsstellen (Tight Junctions) begrenzen den Raum, in welchem sich die Proteine bewegen können manche Proteine bilden miteinander verbundene Gruppen (Aggregate) —> aufgrund ihrer Größe können sie sich nur ganz langsam durch die Lipdiddoppelschicht bewegen können durch Bindung an Makromoleküle fixiert werden an der Zellinnenseite (cytoplasmatsicher Raum) liegt ein dichtes Netzwerk aus Cytoskelett —> mit den Proteinen verbunden, hindern die Beweglichkeit extrazelluläre Matrix: Molekülfasern lipid rafts: miteinander verbundene Proteine (Flöße, Inseln)

Erläutern Sie am Beispiel der Erythrocyten die Bedeutung einer hypertonen, Hypotonien und isotonen Umgebung.

hypertone Lösung —> Lösungskonzentration höher —> Wasserkonzentration niedriger —> Wasser tritt aus der Zelle aus (Ausgleich) —> schrumpft isotone Lösung —> 0,9% Lösung —> Lösungskonzentration und Wasserkonzentration nahezu identisch —> Wasserein- und Wasserausstrom sind identisch hypotone Lösung —> Lösungskonzentration niedriger —> Wasserkonzentration höher—> Wasser tritt in die Zelle ein (Ausgleich) —> platzt merke: osmotisch wirksame Stoffe

Erläutern Sie die Endocytose am Beispiel von Cholesterol! -

wird notwendig, wenn Partikel zu groß für Kanal- Transportproteine

Vorgang: - Einstülpung der Membran - Umfließen des aufzunehmenden Partikels - Abschnüren des Vesikels nach Innen selektive Endocytose - z.B. Cholesterol - überlebenswichtiger Stoff —> gleichbleibende Beweglichkeit der Zellmembran, Vorstufe für die Synthese einer Reih von Hormonen und anderer Substanzen - nicht löslich in Blutplasma —> liegt fest an Proteinen (Low desity-Lipoproteine bzw. Lipoproteine mit geringer Dichte (LDL) gebunden vor - LDLs = Membranproteine (ragen aus der Zellmembran) - Lipoproteine werden von Rezeptoren in der Zellmembran erkannt und gebunden - Rezeptoren besitzen Bindungsstellen für bestimmte Moleküle

Verena Frommer

Biologie LK

22.08.2019

rezeptorvermittelte Endocytose! Erklären Sie den Begriff Signaltransduktion

Beschriebt den Kommunikationsprozess, wenn ein Signal in der Zelle angelangt, durch passende Rezeptoren aufgenommen werden kann und eine spezifische Antwort (Enzyme oder Gene werden spezifisch aktiviert) auslöst. Sie lässt sich in 3 Phasen einteilen: Signalerkennung, Signalübertragung und Zellantwort.

Arbeitsblatt Biomembran Aufgabe 1 Erklären Sie anhand der Abbildung 1, warum sich Phospholipide dazu eignen, zwei wässrige Bereiche voneinander zu trennen, wenn sie in einer Doppelschicht angeordnet sind.

Wenn sich Phospholipide zu einer Doppelschicht anordnen, dann geschieht dies so, dass die hydrophilen, also wasserliebenden und bindenden Köpfe nach außen zeigen, und die wasserabweisenden und nicht bindenden Schwänze zueinander nach Innen zeigen. Aufgrund der liphophilen Innenseite der Membran ist dieser Teil nun wasserundurchlässig und trennt daher zwei wässrige Bereiche voneinander.

Aufgabe 2 Warum kann man aus den Permeabilitätswerten (Abb. 2) schließen, dass Biomembranen aus mehr als einer Lipiddoppelschicht bestehen?

Die Abbildung zeigt, dass Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Glycerin gleich gut durch eine biologische Membran kommen wie durch eine künstliche Lipiddoppelschicht. Wasser, Kalium-, Natrium- und Chloridionen gelangen allerdings nicht durch eine Membran, die ausschließlich aus einer Lipiddoppelschicht besteht. Daraus lässt sich schließen, dass es weitere Transportmöglichkeiten geben muss und daher zusätzliche Strukturen, wie beispielsweise Proteine, in der Membran eingelagert sein müssen.

Aufgabe 3 Biomembranen sind keine einfachen Barrieren, die nur zwei unterschiedliche Kompartimente voneinander trennen. Begründen Sie dies mithilfe von Abbildung 3.

Biomembranen trennen nicht nur zwei unterschiedliche Medien voneinander. Sie lassen einen Austausch und Kommunikation innerhalb eines Organismus zu. Dies wird durch die Signaltransduktion bewiesen: extrazellulär nimmt ein Rezeptorprotein ein Signalmolekül auf und verändert sich und löst damit eine Folgereaktion innerhalb der Zelle aus. Somit stellt eine Biomembran nicht nur eine Barriere dar....