6 Biomembranen - 7.2 Diffusion Osmosehot!

6 Biomembranen
6.1 Grundbausteine: Lipide, Proteine und Kohlenhydrate
6.1.1 Lipide (meist Phospholipide)
Anordnung im Wasser: Micelle, Liposomen oder Lipiddoppelschicht
Versuche zeigen: Liposomen und reine Lipiddoppelschichten sind für Ionen und stark
polare Moleküle nicht durchlässig
6.1.2 Proteine (werden der Lipiddoppelschicht auf- bzw. eingelagert)
6.1.3 Kohlenhydrate (nur bei tierischen Zellen, hängen an den Proteinen, deren
Gesamtheit = Glycokalyx)
6.2 Modelle:
6.2.1: Sandwich-Modell nach Danieli, Davson und Roberston (1935):
Lipiddoppelschicht mit außen auf gelagerten Proteinen
Aber: Wie können Ionen und polare Moleküle die Membran durchdringen?
6.2.2 Fluid-mosaic-Modell nach Singer und Nicolson (1972)
Proteine liegen nicht nur außen (periphere Proteine), sondern sind in die Membran
integriert. Diese integralen Proteine haben hydrophile und hydrophobe Bezirke.
Tunnelproteine sind für den Transport von Ionen und polaren Molekülen zuständig.
Dieser Transport kann evtl. Energie kosten.
Die Membran ist nicht starr, sondern ständig in Bewegung. Die Poteine „schwimmen“
wie Eisberge in der Lipidschicht.
6. 3 Membranfunktionen
- Kompartimentierung (= Abgrenzung von Reaktionsräumen)
- Stoffaustausch (z. B. durch Tunnelproteine)
- Orte des Ablaufs von Reaktionsketten (Zellatmung und Fotosynthese)
- Vergrößerung der inneren Oberfläche
- Aufbau elektrischer Potentiale
- Erkennen von fremden Zellen (z. B. bei Lymphocyten)
- Aufnahme und Weitergabe von chemischen Signalen durch Rezeptorproteine und
Aktivieren eines so genannten second messengers (z. B. Hormonwirkung)
7 Transportvorgänge in bzw. zwischen Zellen
7.1 Diffusion
Unter Diffusion versteht man den auf der Brown`schen Molekularbewegung beruhenden Konzentrationsausgleich zwischen mischbaren Stoffen
unterschiedlicher Konzentration. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist abhängig
- vom Grad des Konzentrationsgefälles
- von der Temperatur
- von der Art der Stoffe bzw. dem Aggregatzustand (Gas oder Flüssigkeit)
- von der Diffusionstrecke
7.2 Osmose
Unter Osmose versteht man die einseitig gerichtete Diffusion durch eine
semipermeable Membran. Semipermeabel (=halbdurchlässig) bedeutet:
Nur kleine (hydrophile) Teilchen, wie z. B. Wasser können die Membran
durchdringen, größere hydrophile Moleküle (z. B. Zuckermoleküle) oder Ionen mit
Hydrathülle dagegen nicht. Wenn eine semipermeable Membran Salz- oder ZuckerLösungen unterschiedlicher Konzentration trennt, kommt es zu einem Netto-Einstrom
von Wassermolekülen in die höher konzentrierte Salz- oder Zuckerlösung.
→ Folgen dieses osmotischen Wassereinstroms:
- Volumenzunahme auf der Seite mit der ursprünglich höheren Konzentration
- Bei konstantem Volumen: Druckzunahme (=osmotischer Druck), bzw.
Wassersäule im Steigrohr steigt.