Biologie

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Aufgabenlösungen: 1. Aufbau der Biomembran nach dem Flüssig-Mosaik-Modell: Die Biomembran besteht aus einer Doppelschicht von Phospholipiden. Die hydrophilen Köpfe zeigen nach außen, die hydrophoben Schwänze nach innen. In die Lipiddoppelschicht sind Proteine eingelagert (integrale und periphere), die sich teilweise frei bewegen können. Cholesterin und Kohlenhydrate (an Lipide oder Proteine gebunden) stabilisieren die Struktur und sind an Zellinteraktionen beteiligt. 2. Schwierigkeiten beim Stofftransport durch Biomembranen: • Die hydrophobe Lipidschicht verhindert den freien Durchtritt von hydrophilen oder geladenen Molekülen. • Große Moleküle (z. B. Proteine) benötigen spezifische Transportmechanismen. • Ein Konzentrations- oder Ladungsgradient muss oft überwunden werden, was Energieaufwand erfordert. 3. Arbeitsweise der Natrium-Kalium-Ionenpumpe (Abb. 3): • Pro Zyklus pumpt die Pumpe 3 Na⁺-Ionen aus und 2 K⁺-Ionen in die Zelle . • ATP liefert die nötige Energie, indem es in ADP und Phosphat gespalten wird. • Ein Phosphatrest bindet vorübergehend an die Pumpe, verändert ihre Konformation und ermöglicht den Ionentransport gegen den Gradienten. 4. Basiskonzepte und ihre Zuordnung: • Struktur und Funktion: Die spezifische Struktur der Natrium-Kalium-Pumpe ermöglicht ihren aktiven Transport. • Kompartimentierung: Die Pumpe schafft eine Ionengradienten-Trennung zwischen intra- und extrazellulärem Raum. • Energiefluss: ATP als Energiequelle treibt den Prozess an. 5. Transport der Glucose aus dem Darm in das Blut (Abb. 4): • Im Darm wird Glucose mithilfe eines Natrium-Glucose-Symporters in die Epithelzelle transportiert. Dieser Symport ist sekundär aktiv , da er die Energie des Natriumgradienten nutzt, der durch die Natrium-Kalium-Pumpe aufrechterhalten wird. • Glucose diffundiert dann über ein Carrierprotein (erleichterte Diffusion) ins Blut. 6. Sekundär aktiver Transport: • Der Glucose-Transport hängt indirekt von ATP ab. Die Natrium-Kalium-Pumpe (primär aktiv) schafft den Natriumgradienten, den der Symporter für den Glucoseimport nutzt. 7. Gültigkeit der Kompartimentierungsregel: • Beispiel Eukaryotische Zelle: Die Membran trennt den Zellinhalt (plasmatische Phase) vom extrazellulären Raum (nichtplasmatische Phase). Auch Organellen wie der Zellkern oder Mitochondrien sind durch Membranen in plasmatische und nichtplasmatische Kompartimente unterteilt. → Regel gültig.
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