Biologie 1
1. Semester (Membrane/ Rezeptoren)
1. Semester (Membrane/ Rezeptoren)
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Flashcards
3 wichtige Arten von Membranlipiden
- Phospholipide
- Cholesterol
- Glycolipide
Merkmale Membranlipide
- sind amphipathisch, d.h. sie haben einen hydrophilen, polaren Kopf
- Phospho- und Glycolipide haben zwei hydrophobe, unpolare Schwanzteile
- Länge der Schwanzteile und Sättigungsgrad tragen zur Fluidität der Membran bei
Struktur und Aufbau Phospholipid
- negative geladene Phosphat Gruppe ist mit einem Alkohol verestert
-->bilden polaren Kopf des Moleküls
- Phosphat- Gruppe ist mit der dritten Hydroxy- Gruooe von Glycerol verestert
- erste und zweite Hydroxy- Gruppe von Glycerol ist jeweils mit einer unpolaren Fettsäure verknüpft --> unpolarer Schwanzteil
- häufigsten Lipide in der Plasmamembran
- können sich innerhalb der Doppelschicht
bewegen - Phospholipidmolekül ist amphipathisch
(hydrophile als auch hydrophobe Bereiche)
Abbildung: Phosphatidylcholin
Periphere Membranproteine
liegen relativ lose gebunden auf der Membranoberfläche
Integrale Membranproteine
sind tief in den hydrophoben Kernbereich der Lipiddoppelschicht eingebettet
Transmembranproteine
Durchdringen Membran vollständig
Funktion Plasmamembran
- steuer Stoffaustausch mit ihrer Umgebung
- sind selektiv durchässig und regulieren die molekulare Ver- und Entsorgung der Zelle
- apolare Moleküle lösen sich in der Lipiddoppelschicht und durchqueren diese daher auch schnell
- Polare Moleküle wie Zucker schaffen dies in der Regel nicht so schnell
Transportproteine
• ermöglichen den Weg hydrophiler Substanzen durch die Membran
• Kanalproteine, bilden eine Pore durch die Membran, die so bemessen ist, daß nur bestimmte Moleküle oder
Ionen hindurchpassen
• Spezielle Kanalproteine, Aquaporine genannt, erlauben den Durchtritt von Wassermolekülen
• carrier proteins, befördern ihre Fracht, indem sie im Vorgangsverlauf ihre Konformation ändern
--> Ein Transportprotein ist spezifisch für das bzw. die transportierten Moleküle
Aktiver Transport
• Gelöste Stoffe werden gegen ihr Konzentrationsgefälle unter Energieverbrauch transportiert
• Transportproteine (in den Membranen eingelagert) können gelöste Stoffe gegen ihr Konzentrationsgefälle durch Membranen pumpen -->erfordert Energie, die das ATP (Adenosintriphosphat) bereitstellt
• Aktiver Transport erlaubt es Zellen, ein Konzentrationsgefälle aufrechtzuerhalten, das sich von ihrer Umgebung unterscheidet
• z.B. Natrium-Kalium-Pumpe, Protonenpumpe, Cotransport
Cotransport
- aktiver Transport
- bei einem aktiven Transport werden indirekt auch weitere Stoffe transportiert.
z.B. Saccharose/H +- Cotransport: Aufnahme von
Saccharose in die Zelle mittels H+-Ionen Diffusion
elektrochemisches Membranpotential
Kräfte, die die Diffusion von Ionen durch Membranen bewirkt
• eine chemische Kraft (der Konzentrationsgradient)
• eine elektrische Kraft (der Effekt des Membranpotenzials auf die Ionenbewegung)
Membranruhepotential
Ladungsunterschied durch ungleichverteilung von Ionen --> Im Innern der Zelle ist Membran stärker negativ geladen als auf der Außenseite
Aktionspotential
kurzeitige charakteristische Abweichung des Membranpotetnials einer Zelle vom Membranruhepotenzial -->Übertragung von Infromationen bei Nerven und Muskelzellen
Exocytose
Ausschleusen von Stoffen (hydrophile, nicht- membrangängig) aus der Zelle (Extrazell--> Transportvesikel wandern an die Membran, verschmelzen mit ihr und geben ihren Inhalt frei
Endocytose
Die Zelle nimmt Makromoleküle auf, indem sie an der Plasmamembran Vesikel bildet und abschnürt
Drei Endocytose- Typen
Phagozytose: Grosse Mikroorganismen werden aufgenommen, Nahrungsvakuole wird gebildet.
Pinozytose: Membran stülpt ein, kleine Teile können rein kommen und Vesikel wird gebildet.
Rezeptorvermittelte Endocytose:Liganden binden an Rezeptoren auf der Zellwand, stülpt sich ein und ein Clathrinvesikel wird gebildet.
Signaltransduktionsweg
Vorgang, durch den ein Signal an der Zelloberfläche durch eine Abfolge von Zwischenschritten in eine bestimmte zelluläre Antwort umgewandelt wird --> Erkennung --> Übertragung --> Antwort
• Moleküle, die ein Signal von einem Rezeptor bis zur Antwortebene weiterleiten, sind vielfach Proteine
• Signalverarbeitungsprozesses umfasst für gewöhnliche mehrere Schritte Mehrstufige Wege bieten auch
mehr Gelegenheit zur Koordination und Regulation
• der durch den Signalstoff aktive Rezeptor aktiviert ein weiteres Molekül; dieser Vorgang setzt sich fort, bis das Protein oder die Proteine erreicht sind, die die schließlich zelluläre Antwort auf den Botenstoffreiz vollbringen
Zellkommunikation durch Botenstoffe wie Enzyme, Hormone, Neurotransmitter
Rezeptoren in der Plasmamembran
• Signalrezeptoren sind meistens Proteine der Plasmamembran
• Der Rezeptor verändert unter der Bindung eines Liganden seine Konformation
• Es gibt drei wesentliche Typen von Membranrezeptoren:
• G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
• Rezeptortyrosinkinasen
• Rezeptorionenkanäle
Intrazelluläre Rezeptoren
• sind entweder im Cytoplasma oder im Zellkern der Zielzellen lokalisiert
• Hydrophobe oder sehr kleine Teilchen können die Phospholipidschicht der Membran überwinden
• hydrophoben Botenstoffen wie Steroidhormone aktiviert Hormonrezeptor und wirkt dann als Transkriptionsfaktor für ihn eigentümliche Steuerungsbereiche (Nucleotidsequenzen) von Zielgenen
Sekundäre Botenstoffe (Transduktion/Übertragung)
• Niedermolekulare Verbindungen, in der Regel wasserlösliche Moleküle (teils elektrisch neutral, teils ionisiert)
• sind in Signalleitungswege von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren und von Rezeptortyrosinkinasen eingebunden
• Bsp.: Zyklisches AMP (cAMP), Adenylatcyclase, Calciumionen Inositoltriphosphat (IP3) und Diacylglycerin (DAG)
Mechanismus Signaltransduktionsweg
• Erkennung:
Ein Signalmolekül bindet an Rezeptor (Protein der Plasmamembran), welcher auf der Zelloberfläche liegt.
• Übertragung:
Eine Abfolge von Zwischenschritten bewirkt eine Signalübertragungskaskade.
• Antwort:
Aktivierung einer zellulären Antwort. Bsp Proteinsynthese
Vorteile eines Signaltransduktionsweges
Vorteile:
• Moleküle die ein Signal weiterleiten sind Proteine
• Signalverarbeitungsprozess umfasst mehrere Schritte --> bieten Gelegenheit zur Koordination und Regulation