Biologie der Zellen und Gewebe (Fach) / srkipt prof haas (Lektion)
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aufgaben biologischer Membranen mambranstruktur membranassymetrie membranverhältnis ...
Diese Lektion wurde von lenah027 erstellt.
- Membranmodell nach Sanger und Nicolson Das strukturekke Gerüst einer Membran besteht aus Lipiden, die sich in der Ebene der Membran frei bewegen können (Lipide ungleich Phospholipide) Darin befinden sich Proteine, die innerhalb der Membran ebenfalls in der Membranebene (frei) beweglich sind
- Fluid Mosaic Model Erweitertes Modell: Es existieren Sphingomyelin- und Cholesterin-reiche Membrandomainen ('Lipid rafts') mit spezifischer (Lipid-) Zusammensetzung und Funktion in einem mehr gleichförmigen Meer aus Lipiden
- Aufgaben biologischer Membranen Kontrollierter Stoffaustausch mit der Umwelt (einschl. Nachbarzelle/Cytoplasma-Organelle) Besonders bei PM: Mechanische Verankerung in der Umgebung Signalweiterleitung Umwelt→innen Schaffung von Reaktionsräumen (Bsp.: ATP-Synthase, Lysosomen, Golgi-Kompartimente)
- Variabilität der Membranlipide Variation der Kopfgruppe Variation Fettsäurenlänge Variation Doppelbindungen (Zahl/Lage) Glycero- oder Ceramid-basierter Aufbau
- Variation Kopfgruppe Die Phosphatgruppe kann verknüpft sein mit: einer kleinen Stickstoffhaltigen Gruppe (Cholin; Ethanolamin; Serin) einem Einfachzucker, z.B. Inostol nur Glycerolrückgrat (Phosphatidylsäure)
- Variation Fettsäurenlänge Fettsäurenketten sind 'Monocarbonsäuren' -Eukaryoten: unverzweigt zwischen C14 und C24 in Tieren zwischen C16 und C18 in Pflanzen -Prokaryoten: am häufigsten zwischen C15 und C19 verzweigte Derivate können vorkommen
- Variation Doppelbindungen (Zahl/Lage) Gesättigte/ungesättigte Fettsäure in Organismen Bis zu 6 Doppelbindungen in Tieren Bis zu 3 Doppelbindungen in Pflanzen Regelfall Tiere: 1 gesättigt + 1 ungesättigt
- Der Söättigungszustand der Fettsäuren reguliert die Membranfluidität Ungesättigte Fettsäuren geben der Membran mehr laterale Beweglichkeit (Pflanzen jalter Regionen, Kaltwasserfische) gesättigte Fettsäuren machen Membranen starrer (Warmblüter)
- Glycerin- oder Ceramid- badierter Aufbau Sphingomyelin bsitzt keine Glycerinbasis Alle Glycolipide haben ein Sphinosin Grundgerüst. man unterscheidet: Cerebrosid: 1 Zuckerrest angehängt Gangliosid: mehrere Zucker angehängt Glykolipide findet man stark konzentriert auf der Plasmamebran
- Cholesterol amphiphil: polara Kopfgruppe, unpolarer hydrocarbonschwanz(variabel) Phytosterine haben eine Doppelbindung (C22) mehr und einen Rest an C24
- Grundmatrix einer Membran bei Säugerzellen gebildet von Phospholipiden, Sphingolipiden und Cholesterolverbindungen
- Selbstorganisation von Lipiden Wasser und Alkylgruppen stoßen sich ab!Lipide sidn Amphiphile = haben einen hydrophoben und einen hydrophilen Bereich. => Bimolekulare Schichten, bei denen die hydrophilen Gruppen hydratisiert werden und bei denen die hydrophoben Ketten vom Wasser 'geschützt' liegen
- Nicht alle Membranen haben die gleiche Zusammensetzung => Verhältnis von Phosphatidylcholin zu Sphingomyelin in Erythrozyten verschiedener Spezies
- Asymmetrie der Plasmamembran Bsp: Phosphatidylserin(nur inner Hälfte der Plasmamembran) und Apoptose ('programmierter Zelltod')
- Wie wird die Membranasymmetrie aufrecht erhalten? Asymmetrie könnte tatsächlich über die Zeit verloren gehen => 'Flip-Flops Die Häufigkeit von 'Flipflops' ist abhängig vor allem von Größe und Polarität der Kopfgruppe und Ausgedehntheit des hydrophoben Anteils ABER es gibt Flippasen und Floppasen die dem entgegenwirken
- Biomembranen sind elektrische Isolatoren denn Ionen können die Lipiddoppelschicht nich passieren. So kommt es bei verschiedenen Ionenkonzentrationen auf beiden Seiten zum Aufbau einer elektrischen Spannung
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- Ionenverteilung in und um die zelle (Membrantanspot) MERKE In der Zélle gigbt es sehr wenig Natrium, sehr wenig Calcium und viel Kalium Extrazellulär gibt es viel Natrium, viel Calcium und wenig Kalium Die Zelle benutzt diese Ionenungleichgewichte für viele Transportvorgänge, nicht nur an der Synapse!
- Vorteil der ungleichen Ionenverteilung innerhalb und außerhalb der Zelle Kann von der Zeööe benutzt werden, um andere Supstanzen gegen ihren Konzentrationsgradient zu transportieren und um elektrische Spannung aufzubauen
- Wozu selektive Transportprozesse? Beispiele: Regulation des Zellvolumens Erfüllung spezieller Aufgaben (z.B. ATP-Regenerierung durch Ionengradient in Mitochondrien) Aufnahme von Energieträgern und Stoffwechselintermediaten aus Umgebung (z.B. Glukose) Eliminierung toxischer Substanzen aus der Zelle Signalweiterleitung (Calciumkanäle in ER, Hormone)
- Transportarten -in Richtung eines bestehenden Konzentrationsunterschiedes einfache Diffusion (durch Membran) erleichterte Diffusion (durch Kanäle) -gegen einen Konzentrationsunterschied primär aktiver Transport (direkter ATP-Verbrauch) = Na/Ka Pumpe sekundär aktiver Transport (indirekter ATP-Verbrauch) = Na/Glucose Antiport
- Membrantransportproteine Kategorie 1: ATP-getriebene Pumpentransportieren Ionen unter ATP-Verbrauch gegen ihre elektrochemischen Gradienten Kategorie 2: IonenkanäleBewegung von Ionen entlang ihres elektrochemischen Gradienten Kategorie 3: TransporterErleichtern den Transport kleiner organischer Moleküle und von Ionen
- ATP-getriebene Pumpen sind Transmembranproteine, die die Energie der ATP-Hydrolyse dazu verwenden, Ionen gegen einen chemischen Konzentrationsgradienten über eine Membran zu transportieren Bsp. Na+/K+ -Pumpe; Protonenpumpen Transportleistung 10-10^3 Ionen/sek
- Kanalproteine (Klassiker: Ionenselektiver Kanal) Kanalproteine bilden einen "Protein-Kanal" durch die Membran.Sie machen die Membran passierbar für ganz bestimmte Substanzen, die sonst nicht durchkommen. Die Kanäle sind auf den Transport einer spezifischen Art von Ionen spezialisiert! Die meisten Kanäle öffen sich nur in Antwort auf spezifische Signale (elektrisch, chemisch, mechanisch) Vorkommen: In allen eukaryotischen Zellen, besonders Nervenzellen (in Antwort auf Neurotransmitter)
- Transporter Transportieren Ionen oder kleine organische Moleküle über MembranenTransport nur mit dem Konzentrationsgradienten Mechanismus: Bindung eines oder weniger Substratmoleküle Konformationsänderung ohne ATP-Verbrauch dadurch Transport der gebundenen Substratmoleküle durch die Membran Freisetzung der Substratmoleküle weil nicht-ATP-katalysierte Konformationsänderungen in den beteiligten Transporter-Proteinen notwendig sind, ist diese Form des Transportes sehr langsamTransportleistung: 10^2-10^4 por sec
- Transporttypen Uniport Symport Antiport
- Uniporter transportieren ein Molekül in Richtung des Konzentrationsgradienten Beispiel: Transport von Aminosäuren oder Glucose über die Cytoplasmamembran in die Zelle
- Antiporter - Symporter Kopplung zweier Transportreaktionen: ein Ion oder Molekül wird gegen den Konzentrationsgradienten transportiert =energetisch ungünstige Reaktion gleichzeitig wird ein zweites Ion/Molekül in Richtung des Konzentrationsgradienten transportiert=energetisch günstige Reaktion Typischerweise 100-10.000 Moleküle/sek
- Symporter Zwei Substanzen werden in die gleiche Membranrichtung transportiert
- Antiporter Zwei Sustanzen werden in die entgegengesetzte Membranrichtung transportiert