|
Lernzettel Biokursarbeit
1) Procyte und Eucyte
Procyte
Tierzelle
Pflanzenzelle
Abschluss Membran
Membran
Membran, Zellwand
Steuerung
Freie DNA
Kern, mRNA
Kern mRNA
Transport
-
Endoplasmatische Reticulum
Endoplasmatische Reticulum
Synthese
Ribosome, Thylakoide
Ribosome, Dictyosome
Ribosome, Dictyosome, Plastide
Atmung
Mesosome
Mitochondrien
Mitochondrien
Vorräte
Vesikel,
Vesikel, Lipidtröpfchen
Vakuole, Lipidtröpfchen, Stärkekörner
2) Zellorganellen
Zellkern: meist kugelförmig, durch Kernmembran vom Grundplasma abgetrennt, enthält Erbanlagen, steuert alle Stoffwechselprozesse in der Zelle
Grundplasma: gallertartige körnige Masse, in ihr laufen Stoffwechselprozesse ab
Chloroplast: linsenförmig, charakteristisch für alle grünen Pflanzen, trägt Chlorophyll
Zellmembran: semiperable Membran, Barriere nach außen
Zellwand: aus Zellulose, verleiht Zelle starre Form
Vakuole: enthält Zellsaft (H20 + gelöste Stoffe)
Mitochondrien: kugel oder stäbchenförmig, Kraftwerk d. Zelle
ER: flaches, röhren-od. stäbchenförmiges Membransystem, ermöglicht den Austausch von H2O & Substanzen d. Stoffwechsels zwischen einzelnen Zellräumen
Ribosome: am rauen ER, an ihnen läuft die Proteinbiosynthese ab, Herstellung von Enzymen
Golgie-Apperat: auch Dictyosom, Abschnürung = Vesikel, bildet Sekrete, Transport von Stoffen zur Membran
- Doppelmembran: Chloroplast, Mitochondrium, Zellkern
3) Endosymbiontentheorie
- Mitochondrien und Chloroplasten haben sich selbst aus Prokaryonten entwickelt à eigene DNA
- wurden von einer eukaryontischen Zelle durch die Membran aufgenommen
- leben im gegenseitigen Nutzen: Endo = Einschluss, Symbiose = Zusammenleben mit beidseitigem Nutzen
- Chloroplast: Energie/Traubenzucker, Mitochondrium: ATP
- ohne den anderen Partner würde Lebewesen/Zelle sterben
4) Kompartimentierungstheorie
- "Störfaktor" wird von Membranen umlagert um ihn auszuschließen à Entstehung des Golgie-Apperates
5) Diffusion
- Bestreben eines Stoffes, den Raum gleichmäßig zu erfüllen bzw. in Flüssigkeitsvolumen gleichmäßig zu verteilen (Brown'sche Molekularbewegung: Zufallsbewegung v. Teilchen)
- Zitterbewegung d. Atome/Moleküle à Konzentrationsausgleich (vorher Konzentrationsgefälle)
- Diffusionsgeschwindigkeit von Teilchengröße, Lösungsmittel und Temperatur abhängig
à Erhöhung d. Teilchenenergie à Zunahme d. Bewegungsrichtung à schnellerer Konzentrationsausgleich
- KMNO4 in Wasser: Absinken der Kristalle à gleichmäßiges Verteilen des Farbstoffes
à Anfang: Konzentrationsunterschied (unten: Farbstoffkonzentration höher)
à Ende: Konzentrationsausgleich (überall gleiche Konzentration)
6) Osmose
- Im Prinzip = Diffusion
- semipermeable Membran:
à permeabel für: Harnstoff, H2O, Benzol, Glycerin, CO2, NH3, O2
à nicht permeable für: Glucose, Saccharose, große ungeladene/polare Moleküle, Ionen, Aminosäuren
- Osmotischer Druck (Turgor= Druck in einer Pflanzenzelle gegen die Zellwand) abhängig von d. Konzentrationsunterschied d. Teilchen (zu beiden Seiten d. Membran) à Überdruck durch diffundierende Teilchen
- Zahl der gelösten Teilchen in der Zelle > außerhalb der Zelle
Ansaugen von Wasser à Einströmen von Wasser à Vergrößerung des der Vakuole
à Plasma wird gegen die Zellwand gedrückt à Tugoraufbau (steigt bis er dem Gegendruck der gedehnten Zellwand entspricht) à Zelle = turgeszent (kann kein weiteres Wasser aufnehmen, Saugkraft =0)
- hypotonisch: schwach konzentriert, geringer osmotischer Druck,
hypertonisch: stark konzentriert, hoher osmotischer Druck
isotonisch: gleich konzentriert, gleicher osmotischer Druck
à Ausgleichen der Lösungen à osmotisches Gleichgewicht (Volumen kann sich verändern)
7) Plasmolyse
- Schrumpfen der Zentralvakuole bei gleichzeitiger Abtrennung der Zellmembran von der Zellwand
à Plasmolytikum (Lösung die Salze oder Zuckerbestandteile enthält - mehr gelöste Teilchen als Vakuole) à hypertonisch
à Ausströmen von Wasser aus der Vakuole durch die Membranen in das umgebende konzentrierte Medium (durch Osmotische Wege)
à Zunahme der Konzentration des Zellsaftes
à kleiner werden des Zellsaftraums à Cytoplasmamembran wird mit Plasmaschlauch (a.d. Vakuole) von der Zellwand gelöst
à Schrumpfen der Vakuole (Cytoplasmamembran+Biomembran=semiperbmeable Membran)
- durch Plasmolyse Bestimmung der Zellsaftkonzentration à keine Plasmolyse: Grenzplasmolyse
8) Deplasmolyse
- Umkehrung der Plasmolyse bei hypotonischen Außenmedien
- Anlegen des Protoplasmas an die Zellwand à Zellvolumen kann zunehmen
- nur möglich, wenn die Fäden vom Zellkern abgetrennt sind, sonst Tod der Zelle
- oft bei fast isotonischem Außenmedium zur Bestimmung des osmotischen Wertes
9) Die Membran
- Membranmodell nach Danielli und Davison:
à Lipiddoppelschicht ( polare Seiten nach außen)
à von globulären Proteinen belagert
- heutige Modellvorstellung:
1) periphere Proteine
2) integrale Proteine, die durch eine Lipiddoppelschicht (5) reichen
3) Kohlenhydratketten, die mit Membranproteinen verknüpft sind
4) Cholesterol
- Fluid-Mosaik-Modell:
à Membran = keine starre Struktur
à laterale Platzwechsel, bei Proteinen und Lipiden
à Ähnlichkeit eines Teilchenmosaiks
- Membranen regeln Stoffaustausch (ZelleàAußenwelt - OrganelleàCytoplasma)
- Membranen entstehen durch den weiteren Anbau an Membranen
- Kompartimentierung: Abgrenzung von Reaktionsräumen à Stoffwechsel können unabhängig voneinander ablaufen
à plasmatische Reaktionsräume: proteinreich, wasserarm, Hauptmasse des Cytoplasmas
à nichtplasmatische Reaktionsräume: proteinarm, gehört trotzdem zum Cytoplasma
- Membranbausteine können in vorhandene Membranen eingebaut werden à Vesikel
à Membranfluss
- Transportproteine: transportieren große Moleküle und Ionen in die Zelle
- Membranproteine: Weiterleitung von Signalen ins Innere der Zelle
- Rezeptorproteine: Informationsaufnahme
- Kohlenhydratketten & Membranproteine: Kontakt-u.Erkennungszonen
10) Membrantransporte
- Uniport (ein Substrat): Glucosepermease (passiv, elektroneutral), ligandengesteuerter Ionenkanal (passiv)
- Symport (Cotransport): 2 Substrate in eine Richtung transportiert, Na๋-Glucose-Carrier (sekundär aktiv, ein positives Teilchen pro Glucosemolekül) à Protonenpumpen
- Antiport (Cotransport in entgegengesetzte Richtung - 2 Substrate): Na๋-K๋-ATPase (primär aktiv,2 K๋ gegen 2 Na๋) à Extrazellularraum
à 3 Formen von Diffusion: Regelung (Kontrolle über Menge)
- aktiver Transport:
à wenn ein Stoff in einem Kompartiment abgehäuft werden soll
à Transportvorgang läuft entgegen dem Konzentrationsgefälle ab
à Energiezufuhr durch ATP oder Ionengradienten
à Transport gegen Konzentrationsgefälle
- passivier Transport:
àTrägerproteine nehmen das zu transportierende Protein auf und geben es auf der anderen Seite der Membran wieder ab (spezifisch)
à kann nur in Richtung des Konzentrationsgefälles ablaufen
Einfache Diffusion
Erleichterte Diffusion
Mechanis-
mus
Teilchen diffundieren direkt durch eine Doppelschicht der Membran
Teilchen fließen über ein Kanalprotein oder werden durch ein Peptid oder Ionophor transportiert
Art d.
diffundier-
enden
Teilchen
Kleine oder ungeladene Moleküle können frei durch die Membran diffundieren
große oder geladene Moleküle müssen über ein Carrierprotein transportiert werden
Diffusions-
kinetik
Diffusionsgeschwindigkeit steigt linear zur Konzentrationsdifferenz der Teilchen über der Membran an
Da der Carrier bei hohen Teilchenkonzentrationen gesättigt ist, erhält man eine typische Sättigungskurve mit Michaelis-Menten-Kinetik
à keine Energie benötigt
-Ionenkanal: spezifische Proteinpore, öffnen nur auf spez. Signal (Bsp.: Hormone)
- Protonenpumpen à Membranpotential (Energieaufwand) à sek.ak. Transport v. anorg. Ionen durch Ionenkanäle gegen ein Konzentrationsgefälle (Bsp.: BakterienàLaktose)
- Wie kann einem Membrantransport Energie zugeführt werden?
à direkt durch ATP, das zu ADP und Pi hydrolysiert (ATPase)
à durch direkte Ausnutzung d. Sonnenlichtes (Rhodepsin,Bacteriorhodopsin)
à indirekt durch Ausnutzen eines Ionengradienten, der durch eine ATP betriebene Pumpe aufrecht erhalten wird (Na๋-Glucose-Carrier)
- Unterschied d. einfachen Diffusion über die Biomembran & die erleichterte Diffusion:
- Zum Konzentrationsgradient:
à beschreibt Konzentrationsunterschied einer Teilchensorte von einem Kompartiment zum nächsten bzw. von einer Membranseite zur anderen
à passiver Transport: Stoff in Richtung seines Konzentrationsgradienten
à aktiver Transport: Stoff entgegen seines Konzentrationsgradienten à Anhäufung
- Vorteile für die Zelle, dass große u. ungeladene Teilchen die Biomembran nicht passieren:
à geregelter Stoffwechselvorgang kann gewährleistet werden
à osmotische Probleme können durch dosierte Zugabe von Teilchen umgangen werden
à in einem Konzentrationsgradienten (Bsp.: Protonen) steckt Energie, die für Stoffwechselprozesse genutzt werden kann (ATP-Synthese bei Assimilation und Dissimilation, Stoffaufnahme in die Zelle)
- Sekundärer Transport beim Glucosetransport in der Darmukosa:
à Glucose aus dem Darm à Epithelzelle (durch Na-Gradienten)
à Natriumionen fließen in die Richtung ihres Konzentrationsgradienten à bilden Triebkraft für den Transport von Glucose, die in der Zelle angehäuft wird
à Na๋-K-ATPase am basalen Ende der Epithelzelle erhält Natriumgradienten zwischen Darmlumen und Epithelzelle aufrecht à ATP wird benötigt
à Vorteil: Glucose kann in den Epithelzellen in großen Konzentrationen angereichert werden, um auf der anderen Seite der Zellen passiv ins Blut zu fließen à Glucosefluss durch Epithelzellen ins Blutgewährleistet
à ähnliche Transporter: Epithelzellen d. proximalen Nierentubus (Glucose wird aus dem Primärharn rückresorbiert)
|
