BMS

• Zellmembran


  Bildet die äußere Begrenzung aller tierischen Zellen und grenzt das Zellinnere (den mit Zytosol gefüllten Intrazellularraum) von dem außen gelegenen Extrazellularraum ab
• Aufbau der Zellmembran

  • Phospholipid-Doppelschicht
  • Eingelagerte Lipide (z.B. Cholsterol, Glykolipide)
  • (Glyko)-proteine
  • Glykokalix
• Die Zellmembran ist nicht starr, sondern dauerhaft in Bewegung
• Flüssig-Mosaik-Modell

  Konzept zur Beschreibung der Beweglichkeit der Zellmembran
• Amphipathisch

  Moleküle mit einem hydrophilen Kopf und einem hydrophoben Schwanz
• Mizellen

  Kugelförmige Ansammlungen amphipathischer Lipide, mit hydrophilen Köpfen außen und hydrophoben Schwänzen innen
• Liposomen

  Kugelförmige Gebilde, bestehend aus einer Doppellipidschicht, die etwas Flüssigkeit umschließt

  
• Membranproteine

  • Periphere Proteine
  • Integrale Proteine
  • Transmembranproteine
  • Kanalproteine

  
• Alle Bestandteile der Zellmembran sind frei beweglich
• Fluidität der Zellmembran

  Abhängig von Temperatur, Cholesterolgehalt, Verhältnis gesättigter/ungesättigter Fettsäuren
• Funktion von Cholesterin

  Stabilisiert und lockert die Zellmembran je nach Temperatur
• Bewegungsarten von Lipidmolekülen in der Zellmembran

  • Laterale Diffusion
  • Rotation
  • Flexion
  • Flip-Flop (Transversale Diffusion)
• Stoffe, die frei durch die Zellmembran diffundieren können

  • Kleine apolare, hydrophobe Moleküle
  • Sehr kleine Moleküle
  • Kleine, ungeladene, polare Moleküle
• Stoffe, die nicht frei durch die Zellmembran diffundieren können

  • Große ungeladene, polare Moleküle
  • Ionen
  • Proteine und Nukleinsäuren
• Passiver Transport

  Transport ohne Energieaufwand, entlang eines elektrochemischen Gradienten
• Formen des passiven Transports

  • Diffusion
  • Erleichterte Diffusion
  • Osmose
• Carrier

  Flexible Membranproteine, die spezifische Substrate unter Ausnutzung des elektrochemischen Gradienten transportieren
• Arten von Carriern

  • Symporter
  • Antiporter
  • Uniporter
• Ionenkanäle

  Stationäre Transmembranproteine, die einen feinen Kanal durch die Membran bilden und den Transport von Ionen und kleinen Molekülen ermöglichen

  
• Aktiver Transport

  Transport gegen einen elektrochemischen Gradienten, der Energieverbrauch (ATP) erfordert
• Formen des aktiven Transports

  • Primär aktiv (direkter ATP-Verbrauch)
  • Sekundär aktiv (Nutzung eines Ionengradienten)
• Ionenpumpen

  Membrantransportproteine, die direkt ATP verbrauchen und Ionen transportieren können
• Die wichtigste Ionenpumpe ist die Natrium-Kalium-ATPase
• Primär aktiver Transport

  Der Verbrauch von ATP stellt die nötige Energie für den Transport zur Verfügung
• Sekundär aktiver Transport

  Der Verbrauch von ATP erzeugt einen Ionengradienten, dieser Ionengradient wird zum Transport anderer Moleküle genutzt (ATP wird also indirekt verbraucht)
• Ionenpumpen

  • Membrantransportproteine, die direkt ATP verbrauchen und dadurch Ionen transportieren können
  • Die Pumpfunktion kann nur aufrechterhalten bleiben, wenn in den Mitochondrien ausreichend ATP produziert wird und der Zelle somit genügend Energie zur Verfügung steht
• Natrium-Kalium-ATPase

  Eine Pumpe, die Natrium aus der Zelle heraus und Kalium in die Zelle hinein transportiert
• Arbeitsweise der Natrium-Kalium-ATPase

  1. ATP bindet an einer katalytischen Untereinheit

  2. Die Pumpe bindet 3 Natrium-Ionen

  3. Die Phosphatbindung verliert ihre Energie und nach Abgabe der Natrium-Ionen in den Extrazellularraum werden Bindungsstellen für Kalium frei

  4. Die zwei Kalium-Ionen werden auf die Innenseite der Membran transportiert und dort zusammen mit dem Phosphat abgegeben
• Weitere Ionenpumpen

  • H+-ATPasen (in Mitochondrien)
  • H+-K+-ATPasen (im Magenepithel zur Produktion von Magensäure)
  • Ca2+-ATPasen (in Zellmembranen)
• ABC-Transporter

  • Eine große Gruppe von pro- und eukaryotischen Membranproteinen mit einer Transporterfunktion
  • Substrate sind Aminosäuren, Ionen, Saccharide, Peptide und Proteine
  • Auch manche Medikamente können von ABC-Transportern transportiert werden
  • ABC steht für ATP-binding-cassette, die Transporter können bzw. müssen also ATP binden (primär aktiver Transport!)

  
• Co-Transport

  Ein aktiv aufgebauter Ionengradient (z.B. Natrium) wird zum Transport eines anderen Moleküls (z.B. Glucose) genutzt (sekundär-aktiver Transport)
• Funktionen der Zellmembran

  • Kompartmentalisierung
  • Stofftransport und selektive Permeabilität
  • Reaktion auf Signale/Kommunikation
  • Stabilität

  
• Glykokalix

  • Die 10-20 nm dicke Membrandeckschicht, die der Außenseite der Zelle aufgelagert ist
  • Beinhaltet die Kohlenhydratketten der in der Plasmamembran verankerten Zuckermoleküle
  • Verleiht den Zellen Antigen- und Blutgruppeneigenschaften und ist somit essentiell für Immunreaktionen des Körpers
• Die wesentlichen Zucker der Glykokalix sind Glukose, Galaktose, Fruktose, N-Acetyl-Glukosamin, N-Acetyl-Galaktosamin und N-Acetyl-Neuraminsäure
• Das Zytoplasma ist die Grundmasse der Zelle, welche das Zytosol, das Zytoskelett und die Zellorganellen beinhaltet

  
• Im Zytoplasma finden Millionen von enzymatisch katalysierten Reaktionen statt, besonders wichtig ist hierbei die Proteinbiosynthese an freien Ribosomen
• Das Zytoskelett dient der Stabilisierung von Zellen und ist für deren Form verantwortlich
• Bestandteile des Zytoskeletts

  • Mikrotubuli
  • Mikrofilamente
  • Intermediärfilamente

  
• Mikrotubuli

  • Stabile zylinderförmige Proteine, die auch Makrofilamente genannt werden
  • Gehen strahlenförmig von einem Mikrotubuli-Organisationszentrum aus
  • Bestehen aus dem Protein Tubulin (alpha- und beta-Tubulin)

  
• Funktionen der Mikrotubuli

  • Stabilisierung der Zelle und Erhaltung der Zellform
  • Verteilung von Organellen und Makromolekülen
  • Mitose (als Spindelfasern)
  • Transport von Neurotransmitter-Vesikeln in Nervenzellen
  • Transport von Pigmentgranula in Pigmentzellen
  • Bewegung von Kinozilien und Geißeln