Lernkartei Membranpumpen, Tansporter und Membrankanäle (Seite 1 von 1)

Karten	14
Sprache	Deutsch
Kategorie	Biologie
Stufe	Andere
Erstellt / Aktualisiert	22.02.2017 / 09.12.2019
Weblink	https://card2brain.ch/box/20170222_membranpumpen_tansporter_und_membrankanaele
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nenne Eigenschaften der ATP getriebene Membranpumpen

aktiver transport gegen Konzentrationsgradienten
- freie Enthalpie
  - Atp-Hydrolyse
  - Lichtadsorption
zwei Konformationszustände
- Aspartatrest wird durch ATP-Hydrolyse phosphoriliert => Konformationsänderung => Inenbindungsstelle auf gegenüberliegende Seite wird geöffnet
Erzeugung und Aufrechterhaltung von Ionengradienten
Na⁺/K⁺ Pumpe
Ca⁺⁺ Pumpe

wie wrd die Ca-Konzentration in der Zelle reguliert?

eukaryontische Zellen haben eine sehr tiefe Ca-Konzentration im Zytosol
Ca-Gradienten-Fluss als Hauptbestandteil der Signalüermittlung

Acetylcholin bindet an Rezeptorproteine auf Plasmamembran
Aktionspotenzial breitet sich bis in T-Tubuli hinein aus
Ca-Freisetzung aus dem sarkoplasmatischem Retikulum
Ca-Ionen binden an Troponin => Freilegung Myosinbindungsstellen
Myosinköpfe heften sich an Actin und lösen sich wieder unter ATP-verbrauch (Muskelkontraktion)
Ca wird durch aktiven Transport (Ca-ATPase) ins SR zurück geschafft
Myosinbindungsstellen werden wieder blockiert durch tropomyosin => Erschlaffung der Musklen

Erkläre den Mechanismus der Ca-ATPase

zwei Konformationen
- E1 Konformation
  - Öffnung der Pumpe zur cytoplasmatischen Seite
  - hohe Ca-Affinität der Ca-Bindungsstellen
    - Carboxylgruppen (COO-) von Glutamat-/ Aspartat-Seitenketten binden CA-Ionen
      - H₂O (umgibt normalerweise Ca-Ionen) wird durch Carbonyl-Sauerstoffatome der Ca-ATPase ersetzt
- E2 Konformation
  - Öffnung er Pumpe zum SR-Lumen
  - niedere Ca-Affinität der Ca-Bindungsstellen
    - Konformationsänderung bewirkt, dass O₂-Atome nicht mehr mit Ca-Ionen interagieren können

Ca und ATP bindet
Phosphorilierung Aspartat
Konformationsänderung
Ca-Freisetzung
Dephosphorilierung
Konformationsänderung

nenne und beschreibe die unterschiedlichen Domänen der Ca-ATPase

N-Domäne (Nukleotidbindungsdomäne)
- ATP Bindungsstelle
P-Domäne
- Stelle wo phosphoryliert wird
A-Domäne
- verbindet Transmembrandomänen miteinander

beschreibe die Eigenschaften und Funktion der Na-K-Pumpe

transportiert 3 Na-Ionen versus 2 K-Ionen unter einem ATP-Verbrauch
Transport entgegen Ionengradienten
grösster ATP-Verbraucher im Ruhezustand (1/3)
Tetramer
- je zwei alpha und beta Einheiten
  - beta-Einheit hilft der alpha-Einheit sich korrekt zu falten
zwei Konformationen
E1 Konformation
- Öffnung der Pumpe zur cytoplasmatischen Seite
- hohe Na-Affinität; tiefe K-Affinität
E2 Konformation
- Öffnung er Pumpe zum SR-Lumen
- niedere Na-Affinität; hoheK-Affinität

Na und ATP bindet
Phsphorilierung von Aspartat
Konformationsänderung
Na Freisetzung und K Bindung
Dephsphorilierung und Konformationsänderung
K Freisetzung

nenne die drei Klassen von Transportern/Carrier

was sind die UNterschiede?

Uniporter
- transport von Molekülen entlang Konzentrationsgradienten
Antiporter & Symporter
- Kopplung thermodynamisch ungünstigen mit thermodynamisch günstigen Membrantransport
- Antrieb der Transport entgegen Konzentrationsgradienten durch thermodynamisch günstigen Transport entlang Konzentrationsgradienten
- Antiporter
  - entgegengesetzter Transport
- Symporter
  - Transport in gleiche Richtung

nenne Beispiele für einen Transporter/Carrier

Na/Ca-Antiporter
- transportiert ein Ca-Ionen aus der Zelle und drei Na-Ionen in die Zelle
Glucose-Uniporter (GLUT-2)
- Glucose-Natrium-Symporter
  - Aufnahme von Glucose in die Enterozyten durch Gluc-Na-Symporter
  - Abgabe der Glucose in die extrazelluläre Flüssigkeit durch Gluc-Uniporter

welche Funktion und Eigenschaften haben Membrankanäle

schneller Transport von Wasser, spezifischen Ionen und kleinen hydrophilen Moleküle
passiver Transport entlang Konzentrationsgradienten oder elektrischen Potentials => thermodynamisch günstig
non-gated Kanäle (z.B. Gap Junctions)
- Kanäle, welche vorwegend geöffnet sind
gated Kanäle
- öffnen sich nur durch ein chemsiches resp. elektrisches Signal

was ist das Membranruhepotential resp. das Aktionspotential?

Membranruhepotential
- "normales" Membranpotential einer lebenden Zelle => ungleiche Verteilung von positiver und negative Ladung auf der Membranaussen-/ innenseite
- entsteht grösstenteils durch nongated K⁺-Kanäle (=K-Leck-Kanäle), aber auch Na/K-ATPase
  - K fliesst entlang Konzentartionsgradienten in Extrazellulärraum
    - cytoplasmatische Seite der Membran wird negativer
    - extrazelluläre Seite positiver
Aktionspotential
- kurzzeitige Abweichung des Membranpotentials
- ermöglicht Erregungsleitung im Nervensystem und Kontartion der Muskeln
- Alles-oder-Nichts-Gesetz
  - sobald Reiz eine gewisse Schwelle übersteig, wird Aktionspotential ausgelöst, ohne Rücksicht wie intensiv Reiz ist => Aktionspotential ist immer gleichförmig, unabhängig von Reiz-Stärke
- Grundlage der Reizfortleitung

wie wird ein Aktionspotential aufgebaut?

Ruhezustand
1. Na- und K-Kanäle sind geschlossen
Depolarisation
1. Reiz öffnet einige Na-Kanäle
2. Einstrom von Na depolarisiert Membran
3. Falls Schwellenpotential erreicht wird, wird Aktionspotential ausgelöst
Anstiegsphase (Depolarisationsphase) des Aktionspotentials
1. Depolarisation öffnet die meisten Na-Kanäle; K-Kanäle bleiben geschlossen
2. Durch Na-Einstrom wird Membran-Innenseite positiv
Abklingphase (Repolarisationsphase) des Aktionspotentials
1. Na-Kanäle werden inaktiviert => Blockierung Na-Einstrom
2. K-Kanäle öffnen sich und K strömt aus => Membraninnenseite wird negativ
Nachpotential
1. aufgrund offenen K-Kanäle hyperpolarisiert Membran üer Ruhepotential hinaus
2. geschlossene, inaktive Na-Kanäle werden in einen geschlossenen aktivierbaren Zustand versetzt
3. Wenn K-Kanäle sich schliessen, kehrt Membran in Ruhepotential zurück

nenne die Eigenschaften von spannungsabhängigen Na-Kanäle

monomeres Transmembranprotein (ca. 2000 AS)
4 Transmembrandomäne (I - IV) bestehend aus je 6 alpha-Helices (S1-S6)
S4-alpha-Helix vermittelt Spannungsaktivität
Inaktivierungssegment liegt auf cytoplasmatischer Seiter zwischen Domäne II und III

beschreibe das Funktionsprinzip der spannungsabhängigen Na-Kanäle

geschlossenes Stadium
1. alpha-Helix liegt auf der negativ geladenen cytoplasmatischen Seite => gating-Segment blockiert Kanal
offenes Stadium
1. Membran wird depolarisiert
2. Spannungssensitive alpha-Helix wandert Richtung äussere Membran => éffnung des Kanals durch Konformationsänderung
Inaktives Stadium
1. spannungssensitive alpha-Helix kehrt sofort wieder ins geschlossene Stadium zurück
2. Inaktivierungssegment verschliesst offenen Kanal => Na-Ionenfluss wird gestoppt
Reoplarisierung
1. Membran wird repolarisiert => Inaktivierungssegment wird vom Kanal gelöst und Kanal kehrt ins geschlossene Stadium zurück

durch was unterscheidet sich der spannungsabhängige Na-Kanal vom K-Kanal?

K-Kanal besteht aus vier identischen Untereinheiten

wie kommt die Selektivität von Ionenkanälen zustande?

die Selektivität der Ionenkanäle kommt von deren unterschiedlichen Grössen und die Fähigkeit die Hydrathülle des Ions zu entfernen
damit Ionen durch Ionenkanäle wandern können, müssen sie davor dehydratisiert werden => aufgrund enger Porendurchmesser
- Ionen gehen Bindungen (Bindungsenergie) mit Pore von Kanal ein
- für Dehydratisierung, muss Hydrationsenergie (WW zwischen Ion und Wasser) durch Bindungsenergie ersetzt werden
- Energiedifferenz (Bindungsenergie - Hydratationsenergie)
- reicht Bindungsenergie nicht aus, kann Molekül nicht Dehydratisieren und folglich nicht passieren

Membranpumpen, Tansporter und Membrankanäle

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