Big Bang HTL 4, Schulbuch

8 Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) Zellmembran Zellen sind von ihrer Umgebung klar abgegrenzte Reak- tionsräume. Diese Trennung erfolgt bei allen bekannten Zellen durch eine sogenannte Zellmembran. Diese ist keine starre Schutzhülle sondern eine mechanisch leicht verletzliche Stoffgrenze. Nur sehr kleine ungeladene Moleküle, wie z. B. H 2 O, O 2 , CO 2 können die Membran unge- hindert durchdringen. Größere Moleküle wie z. B. Traubenzu- cker (Glucose) oder geladene Teilchen (Ionen) können nicht hindurch. Weil sie eben nur manche Stoffe durchlässt nennt man die Membran selektiv permeabel . Den genauen Auf- bau einer Membran lernen wir in Kapitel 2 kennen. ( F9 ) Abb. 1.13: Aufbau einer Membran (Details siehe Kapitel 2) Kondensors (3), die eine Bündelung des Lichts ins Objekt ermöglichen. Das Licht durchdringt das Objekt und gelangt dann ins Objektiv (4) . Meist gibt es drei oder vier verschie- dene Objektive mit unterschiedlicher Vergrößerung. Die Objektive sind am Revolver (5) befestigt. Dieser lässt sich drehen und so kann einfach zwischen den Objektiven ge- wechselt werden. Die Objektive sind über den Tubus (6) mit dem Okular (7) verbunden. Der Tubus war früher einfach ein gerades Rohr. Um nicht direkt von oben ins Mikroskop schauen zu müssen wird heute das Licht durch einen Spiegel im Tubus abge- lenkt. Dadurch wird ein bequemes Beobachten von vorne ermöglicht. Durch das Okular blickt man ins Mikroskop, außerdem vergrößertes es das Bild ein weiteres Mal um das 10–15fache. Zum Scharfstellen des Bildes des Mikroskops muss der Objekttisch nach oben und unten bewegt werden können. Dies erfolgt mit dem Grob- und Feintrieb (8) . Alle empfindlichen Bestandteile des Mikroskops sind über das Stativ (9) und den Mikroskopfuß (10) verbunden und dort gut befestigt. Nur am Stativ oder Fuß sollte man das Mikroskop hochheben. In Abb. 1.11 sind alle Bauteile und in Abb. 1.12 der Strahlengang des Lichts im Mikroskop darge- stellt (siehe auch Band III). Abb. 1.12: Mikroskop – Strahlengang Transport in und aus Zellen Um Transportvorgänge in Zellen und Lebewesen zu verste- hen müssen zuerst einige Grundbegriffe geklärt werden: 1. Diffusion : Teilchen in einem Gas oder einer Flüssigkeit sind ständig in Bewegung. Diese zufällige Bewegung der Teilchen führt zu Zusammenstößen. Je mehr Teilchen es gibt, desto mehr Zusammenstöße passieren. Mit der Zeit verteilen sich dadurch die Teilchen gleichmäßig im Raum. Dieses Streben der Natur nach Ausgleich der Konzentra- tionen nennt man Diffusion . Dabei bewegen sich Teilchen immer von einem Gebiet hoher Konzentration zu einem Gebiet niedriger Konzentration. Es muss keine zusätzli- che Energie aufgewendet werden. Stoffe im Inneren von Zellen werden in der Regel durch Diffusion bewegt. Abb. 1.14: Diffusion und Osmose 2. Osmose: Die Osmose ist ein Sonderfall der Diffusion, bei der zwei Reaktionsräume durch eine selektiv permeable Membran getrennt sind. Auf beiden Seiten der Membran befinden sich Lösungen von Stoffen, welche die Mem- bran nicht durchdringen können, wie z. B. Glucose oder Na + -Ionen. Der Konzentrationsausgleich kann deshalb nicht durch Bewegung der gelösten Stoffe stattfinden. Es kommt stattdessen zu einer Bewegung der Wasserteil- chen, die klein genug sind die Membran zu durchdringen. Bei der Osmose strömt das Wasser durch die Membran, um unterschiedliche Konzentrationen an gelösten Stof- fen auszugleichen! Das Wasser fließt dabei immer zur Seite der höheren Konzentration. Zellen (die ja von einer Membran umgeben sind) geben also Wasser an die Umgebung ab, wenn die Konzentra- tion gelöster Stoffe (z. B. Salz) dort höher ist. Ist die Kon- zentration außen niedriger, wird Wasser in die Zellen auf- genommen. Dies kann zum Aufbau von Druck führen, wenn die Mem- bran sich nicht unbegrenzt ausdehnen kann (wie z. B. in Pflanzenzellen, wie wir im nächsten Abschnitt sehen wer- den). Die Osmose ist auch der Grund, warum Salzwasser kein geeigneter Durstlöscher ist. Die Zellen im Körper, die mit dem Salzwasser in Kontakt kommen, geben Wasser ab, dieses wird ausgeschieden und der Wasserbedarf wird immer höher, man verdurstet. ( F10 ) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv