Welche Unterschiede bestehen zwischen einem Öltropfen in Wasser und einer Zellmembran?
Müssen wir in Bio beantworten und ich habe echt 0 Plan.
LG
2 Antworten
Moin,
zunächst einmal ist der Begriff „Öltropfen” sehr (zu?) unspezifisch. Dahinter könnten sich immerhin tierische bzw. pflanzliche Öle, ätherische Öle oder sogar Mineralöle verbergen. Welches Öl ist gemeint? Die chemische Zusammensetzung (und damit zum Teil auch die Eigenschaften) sind dann nämlich unterschiedlich.
Tier- bzw. Pflanzenöle sind Fette (fette Öle) und bestehen von daher aus einem Glycerin-Grundkörper (ein dreiwertiger Alkohol) und daran veresterten Fettsäuren. Die Fettsäuren können gesättigt sein (tierische Fette) oder mehr oder weniger oft ungesättigt sein (pflanzliche Fette).
Ätherische Öle sind dagegen oft Terpene (unterschiedliche chemische Stoffgruppen, deren Gemeinsamkeit darin besteht, dass sie auf Isopren-Einheiten zurückgeführt werden können).
Mineralöle sind wiederum Kohlenwasserstoffe verschiedener Länge, die in Ketten- oder Ringform auftreten können und die gesättigt oder ungesättigt sein können.
Allen drei Gruppen gemeinsam ist, dass sie sich in Wasser nicht lösen (es sind alles Lipide).
Aber gehen wir einmal von fetten Ölen (Tier- oder Pflanzenöl) aus...
Wenn du fette Öle ins Wasser bringst, bildet sich bei größeren Mengen auf der Wasseroberfläche eine zweite Phase aus Öl („Fett schwimmt oben!”). Aber in der Aufgabe steht ja, dass ein Öltropfen im Wasser sein soll.
Weil sich Öl und Wasser nicht mischen, bilden sich kugelförmige Mizellen. Das sind winzigste Öltröpfchen im Wasser, bei denen der hydrophile Kopf zum Wasser ausgerichtet ist, während die hydrophoben Schwänze alle dicht beieinander zum Zentrum der Mizelle hin weisen. So entsteht eine Emulsion (heterogene Mischung zweier eigentlich nicht mischbarer Flüssigkeiten).
Ist der Öltropfen etwas größer, bilden sich Liposomen. Das sind kugelförmige Gebilde, bei denen die Fettmoleküle eine äußere und eine innere Hüllschicht bilden. Dadurch entsteht im Zentrum ein Hohlraum, der auch wieder von Wasser ausgefüllt ist.
Die Biomembran besteht nun wieder im Wesentlichen aus einer Doppellipidschicht. Da bilden die Fettmoleküle zwei lange Reihen, wobei die hydrophilen Köpfchen jeweils nach außen ragen, während die hydrophoben Schwänze eine Mittelschicht bilden.
Hier ein Bild dazu:
Du siehst, es kommt auch noch einmal darauf an, wie groß der Öltropfen ist.
Eine Zellmembran unterscheidet sich im Aufbau von einer reinen Doppellipidschicht schon einmal in den Bausteinen. In einer reinen Doppellipidschicht liegen - wie gesagt - Fettmoleküle (Glycerin + Fettsäuren) aneinander.
In einer Biomembran einer Zelle liegen dagegen vor allem Phospholipide aneinander. Der Unterschied zwischen den Lipidmolekülen im Fett und den Phospholipiden besteht darin, dass die Phospholipide mit zwei Fettsäuren UND einer Phosphatgruppe verestert sind. An der Phosphatgruppe kann dann auch noch eine Polysaccharidkette hängen (Glykolipid).
Aber der entscheidende Unterschied zwischen dem Öl und der Zellmembran ist, dass in die Doppellipidschicht der Biomembran auch noch etliche Proteine eingelagert sind (integrale Proteine) bzw. dass Proteine der Membran angelagert sind (periphere Proteine). Es gibt auch Proteine, die die Doppellipidschicht ganz durchdringen (transmembrane Proteine) Auch hierzu ein Bild:
Die Proteine sind unterschiedlicher Natur. Interessant sind in diesem Zusammenhang vor allem diverse Carrier, Kanal- oder Pumpenproteine, denn durch solche Proteine ergeben sich Unterschiede zu den reinen Fettmolekülbarrieren.
- In Mizellen können nur fettlösliche Moleküle gelangen, KEIN Wasser.
- Durch die Wand der Liposomen oder der Doppellipidschicht können natürlich auch fettlösliche Substanzen dringen, aber auch Wassermoleküle können die Seiten wechseln.
- Durch die Zellmembran können dagegen wieder fettlösliche Substanzen und Wasser die Seiten wechseln, aber durch die Proteine darüber hinaus (geregelt) auch noch diverse Ionen, Einfachzucker, Aminosäuren etc. Die letzteren (besonders die Ionen) können die Barrieren von Mizellen, Liposomen oder reinen Doppellipidschichten nicht durchdringen...
Alles klar?
LG von der Waterkant
Die Zellmembran ist durchlässig für bestimmte Stoffe, der Öltropfen nicht.