LOGIN | NEU REGISTRIEREN

Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Referat über Biomembranen: Aufbau und Stofftransport

Aufbau und Stofftransport von Biomembranen

1. Aufbau der Biomembran

1.2
Biomembran ist eine dünne Schicht, die z. B. einzelne Zellen oder Organe einhüllt oder die Gelenke sowie die nach außen führenden Körpergänge auskleidet. Die Außenmembran der Einzeller und der einzelnen Zellen vielzelliger Lebewesen ist für Ernährung, Atmung und Abfallbeseitigung dieser Zellen von großer Bedeutung. Sie erlauben kleinen Molekülen und Ionen den Durchtritt, nicht aber Proteinen und anderen großen Molekülen.

1.2
Eine Biomembran besteht aus einer zähflüssigen Lipiddoppelschicht, in der Proteine
schwimmen. Außerdem besteht sie aus Kohlenhydraten.
Man unterscheidet drei verschiedene Stoffklassen: Membranlipide, Membranproteine
Membrankohlenhydrate.

Membranlipide:
- Lipiddoppelschicht stellt Grundstruktur der Biomembran dar
- Eigenschaften: Stabilität, Flexibilität, Durchlässigkeit
- Zusammenhalt zwischen Molekülen hydrophobe Wechselwirkungen verantwortlich
- Moleküle können sich um eigene Achse und horizontal bewegen

Membranproteine:
- Membranproteine sind in Lipiddoppelschicht eingebettet
- sind größer und weniger beweglich als Lipidmoleküle
- Proteine ungleichmäßig auf Lipidschichten verteilt
- Struktur der äußeren und inneren Membranebene unterschiedlich
- Proteine bestimmen spezifische Funktion der Membranen
- wesentliche Aufgabe von Proteinen: Transport von polaren oder sehr großen Molekülen und Ionen
- Porenproteine sorgen dafür das Öffnungen der Membranen offen bleiben und nicht zufließen
- Transportproteine befördern bestimmte Stoffe durch Membran
- Enzyme beschleunigen Stoffwechselvorgänge in Zelle
- Rezeptoren sorgen für Austausch von Informationen zwischen Zelle und Umgebung
- Eiweißmoleküle mit Signalsequenzen
- werden im Cytoplasma aufgebaut, in Membranen eingeschleust und in speziellen Zellorganellen verändert

Membrankohlenhydrate:
- rund 10% des Trockengewichts ausmachen
- kurze, in der Regel verzweigte Zuckerketten
- sind an Lipid- oder Proteinmoleküle gebunden
- entstehenden Moleküle werden als Glykolipide oder Glykoproteine bezeichnet
- finden sich in der nach außen gerichteten Schicht der Zellmembran
- Zusammensetzung der Kohlenhydrate dient als Erkennungsmerkmal der Zellen
- Bei Erythrocyten Funktion von Antigenen

1.3
Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Biomembranen lassen einen dreischichtigen Aufbau erkennen: zwei dunkle äußere Schichten und eine mittlere helle Schicht, je ca. 2,5 nm dick.

1.4
Beim Flüssig – Mosaik – Modell besteht die Membran aus einer zähflüssigen Lipiddoppelschicht, in der Proteine schwimmen. Dieses Modell wurde als letztes von S.J. Singer und G.L. Nicoloson entwickelt.
Gorter und Grendel extrahierten den gesamten Lipidanteil aus einer bekannten Zahl von Erythrocyten. Die Forscher entschlossen nach einer Entdeckung, dass die Lipide in der Membran als Doppelschicht angeordnet sind. Das entwickeltet Modell ließ jedoch den großen Proteinanteil aller bekannten Biomembranen völlig außer Acht. Das Modell von Davson und Danelli berücksichtigte auch die Proteine. Sie nahmen an, dass die Proteinmoleküle an hydrophilen Außenseiten der Lipiddoppelschicht aufgelagert sind. Das stellte wiederum eine gute Basis um die Eigenschaften von Membranen zu erklären.

1.5
Erläutern sie die Bezeichnung Flüssig – Mosaik – Modell!

Die Bezeichnung Flüssig – Mosaik – Modell kommt daher das man annahm, dass die Membran aus einer flüssigen Lipiddoppelschicht besteht.

2 Stofftransport durch Biomembranen

2.1
Diffusion: Zerstreuung, Verschmelzung, die auf der Wärembewegung der Moleküle beruhende, selbstständige Vermischung von Gasen, Lösungen oder mischbaren Flüssigkeiten.

Osmose: Durchgang eines Lösungsmittels durch eine semipermeable Membran von der Seite der geringeren Konzentration zu der höheren Konzentration, wodurch die Konzentrationsunterschiede auf beiden Seiten ausgeglichen werden

2.2
Es gibt noch zwei weiter Transportmechanismen durch Biomembranen: den passiven Transport und den aktiven Transport.
Passiver Transport:
- bei Transportproteinen unterscheidet man zwischen Kanäle und Carriern
- Kanäle werden von Tunnelproteinen gebildet
- tragen zum inneren des Kanals polare Aminosäuren
- es können kleine polare oder geladene Teilchen wie Ionen in die Zelle gelangen
- Carrier sind auf bestimmte Moleküle spezialisiert
- Molekül wird durch Membran geschleust und auf der anderen Seite freigesetzt
- manche C. Bindungsstellen für zwei verschiedene Moleküle
- spezifischer Transport findet immer in Richtung des Konzentrationsgefälles statt
- Zelle muss keine Energie aufwenden, deswegen passiver Transport

Aktiver Transport:
- Anreicherung z.B. von Milchzucker durch passiven Transport nicht möglich
- lebensnotwendige Stoffe liegen außerhalb der Zelle nur in geringen Konzentration vor
- für aktiven Transport muss Zelle Energie aufwenden
- erfolgt mithilfe von Carriern
- beim primär aktiven Transport erfordert An – od. Abkoppeln des Substrats selbst Energie

2.3
Exocytose: Abfallstoffe der Zelle, aber auch Sekrete aus Drüsenzellen werden ausgeschieden. Auf diese Weise entleeren Einzeller ihre pulsierende Vakuole.

Endocytose: Als Endocytose bezeichnet man einen Einstülpungsvorgang der Zellmembran , bei dem sich eine Einzelzelle einen Flüssigkeitstropfen, bestimmte darin gelöste Substanzen, Makromoleküle oder größere Nahrungsteilchen bis hin zu kleineren anderen Zellen einverleibt. Am Ende des Einstülpungsvorgangs wird eine Nahrungsvakuole ins Zellinnere abgeschnürt. So nimmt die Zelle einen Teil des sie umgebenden Mediums in ihr Inneres auf.
Phagocytose: Als Phagocytose bezeichnet man die Aufnahme von größeren Nahrungspartikeln bis hin zu kleineren Zellen in eine einzelne eukaryotische Zelle . Diese Aufnahme erfolgt über Phagosomen (große Vesikel mit einem Durchmesser von über 250 nm). Zur Phagocytose sind sowohl Einzeller (wie die Amöbe oder das Pantoffeltierchen ) fähig, als auch diejenigen Zellen eines Vielzellers , die auf die intrazelluläre Verdauung spezialisiert sind. Schleimpilze (soziale Amöben) ernähren sich ebenfalls durch Phagocytose.
Pinocytose: Als Pinocytose ("Zelltrinken") bezeichnet man die Aufnahme von kleineren Flüssigkeitsmengen und darin gelösten Substanzen aus dem Umgebungsmedium einer Zelle in ihr Inneres. Die Aufnahme erfolgt in Vesikeln .

Download: PDF, DOC