Der Stoffwechsel durch die Membran
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Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht • kleine Teilchen 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht • kleine Teilchen –Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht • kleine Teilchen –Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid • grössere Teilchen 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht • kleine Teilchen –Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid • grössere Teilchen –nur lipophile Teilchen 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht • kleine Teilchen –Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid • grössere Teilchen –nur lipophile Teilchen • passiv 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht • kleine Teilchen –Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid • grössere Teilchen –nur lipophile Teilchen • passiv • nicht selektiv 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – durch die Lipidschicht • kleine Teilchen –Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid • grössere Teilchen –nur lipophile Teilchen • passiv • nicht selektiv • Diffusion bzw. Osmose 1 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Eiweisstunnel mit hydrophilen Wänden 2 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Eiweisstunnel mit hydrophilen Wänden • Ionen 2 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Eiweisstunnel mit hydrophilen Wänden • Ionen • grössere hydrophile Moleküle 2 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Eiweisstunnel mit hydrophilen Wänden • Ionen • grössere hydrophile Moleküle • passiv 2 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Eiweisstunnel mit hydrophilen Wänden • Ionen • grössere hydrophile Moleküle • passiv • selektiv und regelbar 2 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Eiweisstunnel mit hydrophilen Wänden • Ionen • grössere hydrophile Moleküle • passiv • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur 2 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Eiweisstunnel mit hydrophilen Wänden • Ionen • grössere hydrophile Moleküle • passiv • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion 2 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion –mit dem Konzentrationsgefälle 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion –mit dem Konzentrationsgefälle –passiv 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion –mit dem Konzentrationsgefälle –passiv • aktiver Transport 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion –mit dem Konzentrationsgefälle –passiv • aktiver Transport –entgegen dem Konzentrationsgefälle 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion –mit dem Konzentrationsgefälle –passiv • aktiver Transport –entgegen dem Konzentrationsgefälle –aktiv 3 Dienstag, 22. Mai 12 Der Stoffwechsel durch die Membran • 3 Wege – Carrierproteine • carrierspezifischer Transport von Teilchen • selektiv und regelbar • öffnen und schliessen durch die Änderung ihrer räumlichen Struktur • erleichterte Diffusion –mit dem Konzentrationsgefälle –passiv • aktiver Transport –entgegen dem Konzentrationsgefälle –aktiv –benötigt Energie in Form von ATP Dienstag, 22. Mai 12 3 Der Stoffwechsel durch die Membran 4 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffaustausches • Diffusion 5 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffaustausches • Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen 5 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffaustausches • Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen – Osmoregulation 5 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffaustausches • Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen – Osmoregulation • Zellinnendruck 5 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffaustausches • Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen – Osmoregulation • Zellinnendruck • Bewegung 5 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffaustausches • Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen – Osmoregulation • Zellinnendruck • Bewegung • Umwandlung Traubenzucker zu Stärke und umgekehrt 5 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • erleichterte Diffusion 6 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • erleichterte Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen 6 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • erleichterte Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen – plus Öffnen und Schliessen der Kanäle 6 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • erleichterte Diffusion – indirekte Änderung durch Konzentrationsänderungen – plus Öffnen und Schliessen der Kanäle • Ladungsverteilung mittels Ionen in Nervenzellen 6 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • Carrier-Transportvorgänge 7 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • Carrier-Transportvorgänge – aktive Regelung 7 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • Carrier-Transportvorgänge – aktive Regelung – Steuerbar 7 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation des Stoffwechseln • Carrier-Transportvorgänge – aktive Regelung – Steuerbar • z. B. durch chemische Botenstoffe (Hormone) 7 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren 8 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Pro Reaktion ein Enzym 8 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Pro Reaktion ein Enzym • Reaktionen in bestimmten Kompartimenten 8 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Pro Reaktion ein Enzym • Reaktionen in bestimmten Kompartimenten • je mehr Enzyme der gleichen Art desto schneller laufen die Reaktionen ab 8 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Aktivierungenergie 9 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Aktivierungenergie – aktive Stelle des Enzyms für ein Substrat 9 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Aktivierungenergie – aktive Stelle des Enzyms für ein Substrat – Substrat wird durch die Bindung verändert 9 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Aktivierungenergie – aktive Stelle des Enzyms für ein Substrat – Substrat wird durch die Bindung verändert – die Aktivierungsenergie wird herabgesetzt 9 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Aktivierungenergie – aktive Stelle des Enzyms für ein Substrat – Substrat wird durch die Bindung verändert – die Aktivierungsenergie wird herabgesetzt – Dadurch wird eine bestimmte Reaktion ermöglicht 9 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Aktivierungenergie – aktive Stelle des Enzyms für ein Substrat – Substrat wird durch die Bindung verändert – die Aktivierungsenergie wird herabgesetzt – Dadurch wird eine bestimmte Reaktion ermöglicht – nach der Reaktion verlässt das Substrat das Enzym wieder 9 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme – Enzym werden nicht verändert 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme – Enzym werden nicht verändert – wirkungsspezifisch 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme – Enzym werden nicht verändert – wirkungsspezifisch – Substratspezifisch 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme – Enzym werden nicht verändert – wirkungsspezifisch – Substratspezifisch – Schlüssel – Schloss Prinzip 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme – Enzym werden nicht verändert – wirkungsspezifisch – Substratspezifisch – Schlüssel – Schloss Prinzip – Masseinheit Leistungsfähigkeit 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme – Enzym werden nicht verändert – wirkungsspezifisch – Substratspezifisch – Schlüssel – Schloss Prinzip – Masseinheit Leistungsfähigkeit • Wechselzahl 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme – Enzym werden nicht verändert – wirkungsspezifisch – Substratspezifisch – Schlüssel – Schloss Prinzip – Masseinheit Leistungsfähigkeit • Wechselzahl • 1 - 600'000 Reaktionen / Sekunde 10 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren 11 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Enzyme 11 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel – Faustregel 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel – Faustregel – RGT-Regel 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel – Faustregel – RGT-Regel – Zunahme Temperatur um 10 ºC, Reaktion läuft 2 3 schneller ab 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel – Faustregel – RGT-Regel – Zunahme Temperatur um 10 ºC, Reaktion läuft 2 3 schneller ab – ab ca. 50 ºC verliert das Enzym seine Leistungsfähigkeit 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel – Faustregel – RGT-Regel – Zunahme Temperatur um 10 ºC, Reaktion läuft 2 3 schneller ab – ab ca. 50 ºC verliert das Enzym seine Leistungsfähigkeit – schliesslich wird es denaturiert 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel – Faustregel – RGT-Regel – Zunahme Temperatur um 10 ºC, Reaktion läuft 2 3 schneller ab – ab ca. 50 ºC verliert das Enzym seine Leistungsfähigkeit – schliesslich wird es denaturiert • verliert Aktivität komplett 12 Dienstag, 22. Mai 12 Enzyme als Katalysatoren • Chemische Reaktionen – Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel – Faustregel – RGT-Regel – Zunahme Temperatur um 10 ºC, Reaktion läuft 2 3 schneller ab – ab ca. 50 ºC verliert das Enzym seine Leistungsfähigkeit – schliesslich wird es denaturiert • verliert Aktivität komplett • auch durch Säuren und andere Stoffe möglich Dienstag, 22. Mai 12 12 Die Regulation der Enzyme • Negative Rückkopplung des Regelkreises 13 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation der Enzyme • Negative Rückkopplung des Regelkreises – Produkt hemmt die Herstellung weiter Enzyme 13 Dienstag, 22. Mai 12 Die Regulation der Enzyme • Negative Rückkopplung des Regelkreises – Produkt hemmt die Herstellung weiter Enzyme – Produkt hemmt die Aktivität des Enzymes 13 Dienstag, 22. Mai 12 Stoffwechselketten und Fliessgleichgewicht 14 Dienstag, 22. Mai 12 Stoffwechselketten und Fliessgleichgewicht – solange gleichviel Produziert wird wie verbraucht wird gibt es immer gleich viel von einem Stoff 14 Dienstag, 22. Mai 12 Stoffwechselketten und Fliessgleichgewicht – solange gleichviel Produziert wird wie verbraucht wird gibt es immer gleich viel von einem Stoff – Kern steuert die entsprechende Zu- und Abnahme den Bedingungen entsprechend 14 Dienstag, 22. Mai 12 Stoffwechselketten und Fliessgleichgewicht – solange gleichviel Produziert wird wie verbraucht wird gibt es immer gleich viel von einem Stoff – Kern steuert die entsprechende Zu- und Abnahme den Bedingungen entsprechend • benötigte Aktivität der Zelle 14 Dienstag, 22. Mai 12 Stoffwechselketten und Fliessgleichgewicht – solange gleichviel Produziert wird wie verbraucht wird gibt es immer gleich viel von einem Stoff – Kern steuert die entsprechende Zu- und Abnahme den Bedingungen entsprechend • benötigte Aktivität der Zelle • Zellzyklus 14 Dienstag, 22. Mai 12
