Bio

Fach: Bio

Die Biomembran

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Schwerpunkte:

1) Bau von Phospholipiden

2) Biologische Zeichnung

3) Bau der Biomembran erklären

4) Unterschiede zwischen tierischer und pflanzlicher Biomembran

5) Anfertigung einer Mindmap: Stofftransport durch die Biomemb-

ran

6) Verbindung zwischen den Zellen

7) Diffusion und Osmose zeichnen

8) Plasmolyse und Deplasmolyse und Testprotokoll

9) Endozythose und Exozythose Membranfluss bei

Pantoffeltierchen (ca. 4 Seiten)

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1) Bau von Phospholipiden

Ein Phospholipid besteht aus zwei Teilen:

1) Einem polarem Kopf

Besteht aus: Cholin-, Phosphat-,Clycerol-molekül

2) Unpolarem Teil (Schwanz)

Besteht aus: einer gesättigten Fettsäure (keine Doppelbindung)

und einer ungesättigten Fettsäure (eine Doppelbindung)

Bildquelle: http://home-page.smc.edu/wissmann_paul/ana-tomy2textbook/phospholipids.html Umänderung zum deutschem Text

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3) Bau von der Biomembran erklären!

Die Biomembran grenzt die Zelle vom äußerem Bereich ab, dem sogenannten

Extrazellularraum.

Der Hauptbestandteil der Biomembran ist die Phospholipid-Doppelmembran

(Größe variabel: liegt meist zwischen 1,12 und 1,22 g·cm-ᶾ), die aus einzelnen

Phospholipiden besteht (siehe Seite 3), in Form eines Teppichs angeordnet.

In einem geringem Abstand sind die integralen Proteine und die periphers Pro-

teine verteilt.

Die Clycoproteine sind an der extrazellularraum Seite mit einem Schwanz aus

einer Kohlehydratkette nach außen gerichtet.

Diese Kohlehydratkette auf der gleichen Seite sind auch vielfach auf der Phos-

pholipid-Doppelmembran verteilt.

Zytoskellettfilamente verlaufen an der Cytoplasma-Seite wie kurze Bänder-

stränge und ngedockt an die hydrophilen Köpfe der Phospholipiden befinden

sich zur Mitte ausgerichtet die Cholesterine die im etwas kleinerem Abstand zu-

einander als die integralen Proteine.

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Anfänglich wurde die Biomembran von Davson – Danillie als Phospholid-Dop-

pelmembran mit Proteinpaketen auf

beiden äußeren Seiten der Biomemb-

ran, die mit den Phospholidköpfen ei-

nen hydrophilen Bereich bilden und

die Phospholidschwänze (nach innen

zu einander gerichtet) den hydrophoben

Bereich.

Doch jetzt gibt es die neue Version der Biomembran, nämlich dem Flüssig-Mo-

saik-Modell, welches Proteine ent-

hält, die in der Phospholipid-doppel-

schicht sind. Die oben und unten ei-

nen Hydrophilen Bereich bilden.

Manche Proteine sind so gebaut,

dass sie den Stofftransport der Bio-

membran durch Diffusion machen können.

Doch der Stofftransport folgt auch durch die Osmose, die bewirkt das die Zelle

immer gleich viel an Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid hat. Somit dient die Bio-

membran als Abgrenzung von Reaktionsräumen und Abgrenzung von der Zelle

Quelle: Biobuch Klett Verlag aus der Schule

Quelle: Biobuch Klett Verlag aus der Schule

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allgemein. Innerhalb der Zelle sind die Membranen gleich, außer die inneren

Membranen von den Mitochondrien und den Plastiden (Chloroplasten), die als

zweite Membran eine bakterienähnliche Membran

haben. Das kann deshalb daher kommen weil, früher die Zellen ohne andere

Organellen waren und sie autotroph ernährt haben. Dabei haben sie Bakterien

ähnliche Organellen mit eigener DNA aufgenommen aber nicht verdaut son-

dern die Funktion gegen Schutz selber genutzt. Diese Organellen haben dann

die Äußere Membran von der Zelle und die innere Membran ist der des Bakte-

riums ähnlich.

Endosymbiontentheorie:

Eigene Zeichnung:

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4) Unterschiede zwischen tierischen und pflanzli-chen Biomembran

Unterschiede Tierische Biomembran Pflanzliche Biomembran

Cholesterin - Die tierische Biomemb-ran besitzt Cholesterine in der Lipiddoppel-schicht um Vitamin D aufzubauen und Pro-zesse der Bildung der Biomembran zu för-dern.

- Cholesterin besitzen die tierischen Zellen nur deshalb, weil sie sich autotroph ernähren

- Die Endozytose braucht einen Rezeptor um die Carrier zu verschließen damit Enzyme die Zelle zum Beispiel nicht sich selbst verdaut und die stabilität zu fördern.

- Die pflanzliche Bio-membran besitzt keine Cholesterine in der Lipiddoppel-schicht

Schutz der Zell-wand

- die tierische Zelle be-sitzt keine Zellwand

- Die äußere Begren-zung der Zelle ist die Zellwand und gliedert sich direkt an die Biomembran an und dient als Schutz

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6) Verbindung zwischen den Zellen

3 Verbindungsarten:

Tight Junction, Haftverbindung und die Gap Junction

Tight Junction:

- Undurchlässig, verbinden benachbarte Zellen

- Aufgabe: Polarität der Hautzellen zu erhalten

Haftverbindung (Desmosom):

- sehr belastungsfähig, aus Intermedialfilamenten

- Aufgabe: Stabilisation der Zelloberfläche

Gap Junction:

- bilden Kanal aus Proteinkomplexen

- Aufgabe: Kommunikation-(Signal-)austauchzwi-schen de Zellen

Quelle:

http://php.med.unsw.edu.au/cellbio-logy/in-

Quelle:http:www.wikipedia.de/Tightjunction + Desmosom und +Gapjunction

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8) Plasmolyse / Deplasmolyse

Plasmolyse:

Als Plasmolyse bezeichnet man den Vorgang, wo eine Zelle Flüssigkeit wegen eines höheren Konzentrationsgefalle von außen abgibt um die Konzentration innerhalb der Zelle zu erhöhen.

Das heißt:

1) Wenn man Wasser mit einer konzentrierten Substanz (Wasser oder Salz) auf einen unter dem Mikroskop sich angeschauten Zellhautstrei-fen tut kann man beobachten, dass die Zellsaftvakuolen kleiner wer-den.

2) Das ist deshalb so, weil die Konzentration von außen dazu führt, dass die Zellsaftvakuole die Konzentration (in diesem Fall eine höhere Kon-zentration) innerhalb in den gleichen Zustand versetzen möchte wie außen, deshalb zieh sich die Zellsaftvakuole zusammen. Dieser Vor-gang ist natürlich.

Deplasmolyse:

Als Deplasmolyse bezeichnet man den Vorgang, wo die Zelle Flüssigkeit wegen eines niedrigerem Konzentrationsfgefälle außerhalb aufnimmt um die Konzent-ration innerhalb der Zelle zu vermindern.

Das heißt:

Quelle: eigene Zeichnung

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1) Wenn man destilliertes Wasser auf einen unter dem Mikroskop sich an-geschauten Zellhautstreifen tut kann man beobachten, dass die Zellsaft-vakuolen größer werden.

2) Das kommt deshalb zustande, weil die Zellsaftvakuole die gleiche Kon-zentration wie außen haben möchte, nämlich in diesem Fall eine niedri-gere Konzentration wie das Wasser von Außen es hat besitzen möchte, deshalb wird die Zellsaftvakuole größer. Dieser Vorgang ist ebenfalls na-türlich.

9) Endozythose und Exozythose Membranfluss bei dem Pantoffeltierchen

Quelle: eigene Zeichnung

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Das Pantoffeltierchen ist ein Einzeller, der im Süßwasser lebt. Es gehört zu den Wimperntierchen und dessen Wimpern (ca.10000) erzeugen durch eine Schwingung schwimmende Bewegung. Das Paramecium vermehrt sich unge-schlechtlich das heißt durch Querteilung (nur selten durch die Konjugation). Es reagiert empfindlich auf einige Reize wie z.B: Berührung, Lichtempfindlichkeit und chemische Reize. Ihre Nah-rung wird durch die Mundöff-nung, durch die Wimpern einge-schleust und dann in Nahrungs-vakuolen verdaut, nach dem Vedauen werden sie beim Zellaf-ter ausgeschieden. Diese Vor-gänge nennt man Endozythose (umschließen der Nahrung in ei-ner Vakuole) und Exozythose (hinauswerfen der unverwertba-ren Teilen welche die Zelle nicht verwerten kann (Gifte, Cellulose, …)).

- Endozythose:

Unter Endozythose versteht man das Auf-nehmen der Nahrung eines tierischen Ein-zellers über die Biomembran. Dabei wird in der Biomembran eine Einstülpung geformt so dass die Nahrungspartikel sich dort absetzen können (1). Danach stülpt die Zelle die Nahrungsparti-kel immer weiter ein (2 + 3) und schließt die eingefangene Menge an Nahrungspartikel ein so dass die nahrung nicht mehr raus kommt. Nach dem schließen dieser Vakuole (Endosom) verschmiltzt dann die Bio-membran wieder.

Quelle: http://www.kakerla-

kenparade.de/paramecium.html

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Nach diesem Vorgang fängt der Membranfluss an der die Nahrungspartikel ver-daut. Mithilfe von Enzymen oder anderen Verdauungsextrakten werden dann die Partikel verdaut. Wenn alles fertig ist setzt die Exozythose ein.

- Exozythose

Die Exozythose ist der Vorgang in der das Endosom mit den restlichen unverdaulichen Teilen für die Zelle aus der Zelle Befördert.

Zuerst schwimmt das Vesikel an die Innenseite der Biomembran (1) und dockt sich an (2), macht eine Öffnung in der Membran (so dass keine an-deren Sachen, wie Zytoplasma, aus der Zelle dringen kann. Danach öffnet es die Öffnung immer weiter so dass die unverdaulichen Partikel rausge-stoßen werden können (3). Zum Schluss verschmilzt der kleine Teil der Biomembran des Vesikel mit der Biomembran der Zelle.

Quelle: http://www.zum.de/Faecher/Materi-

alien/beck/bs11-18.htm und nummeriert

Quelle: http://www.zum.de/Faecher/Mate-

rialien/beck/bs11-18.htm und nummeriert

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Beim Pantoffeltierchen ist es aber noch komplizierter, weil es Wimpern besitzt um die Nahrungspartikel in 1. Richtung des Mundfeldes einzuschleusen und 2. liegt das Mundfeld an einem bestimmten Ort und 3. auch der Zellafter ist an ei-ner bestimmten Stelle an der Biomembran des Parameciums. Doch das Prinzip ist das Gleiche:

1. Die Nahrungspartikel werden von dem Pantoffeltierchen entdeckt und durch den Wimpernschlag in die Richtung des Zellafters transpor-tiert. Nach dem die Nahrung zum Zellmund befördert wurde fängt die Endozythose an (siehe oben).

2. Die hier an dichtesten behaarte Biomembran fängt an die Nahrung in ein Vesikel zu umschließen. Wenn sie eine bestimmte Größe erreicht fängt das Vesikel sich abzuschnüren und wandert ins Zellinnern.

3. Dieses Vesikel verschmilzt mit einigen anderen Lysosomem, die spezi-elle Enzyme enthalten, und die Verdauung fängt an.

4. Der Vorgang indem das Vesikel in das Zellinnern fließt und wandert nennt man Membranfluss.

5. Die Verdauungsvakuole wird auf einer oval förmigen Bahn durch die Zelle transportiert, diese Bahn nennt man Cyclose. Hier werden durch Verdaungsprozesse die einzelnen Nahrungspartikel zerkleinert und in einzelne Protein-, Glucose-, und Lipid-, Vitamin-Pakete umgewandelt.

6. Diese Energie-Pakete oder zusätzlich benötigte Stoffe werden durch die Carrier der Biomembran entweder im passiven oder aktiven Transport in das Zytoplasma des Parameciums befördert. Diese Stoffe werden dann von den einzelnen Organellen des Pantoffeltierchens oder zur Atmung verwendet.

Quelle: wwww.wikopedia.de/pantoffeltierchen Selbst umgeändert

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7. Die Vakuole bleibt für die Dauer der Verdaung auf der Cyclose (ovale Bahnbewegung) und die restlichen unverdauten Teile, wie Cellulose oder Gifte werden dann im schon gestauchten Vesikel Richtung Zellaf-ter gefördert und ab da fängt die Exozythose an.

8. Das Vesikel verschmilzt wieder mit der äußeren Biomembran und die unverdaulichen Teile werden dann hinaus geworfen.