Begegnungen mit der Natur 5, Schulbuch

25 Zellen – die Bausteine der Lebewesen M Arbeitsheft Seite 5, 6, 7, 8 Membranproteine kontrollieren den Stofftransport Die genannten Stoffe können trotzdem, jedoch kontrolliert, die Membranen passieren. Verantwortlich dafür sind Membranproteine (teilweise verbunden mit Kohlenhydratmolekülen), die in die Lipoidschichten eingelagert (integrale Membranproteine) oder diesen aufgelagert (periphere Membranproteine) sind. Andere durchdringen die Membranen ganz (transmembrane Proteine). Die Proteine können bestimmte Stoffe erkennen, vorübergehend binden und, teilweise auch gegen das Konzentrationsgefälle, durch die Membran beför- dern. Ein Teil der Transmembranproteine bildet Kanäle (Tunnelproteine), die zum Durchtritt für bestimmte Stoffe offen sind bzw. geöffnet werden, wenn sie ein Signal dafür empfangen. So gibt es beispielsweise in den Membranen von Nervenzellen neben wenigen ständig offenen Na + - und K + -Kanälen auch sol- che, die sich erst nach einem entsprechenden Reiz öffnen (spannungsabhän- gige Na + - und K + -Kanäle). Aquaporine (Wasserkanäle), ermöglichen in allen Zellen den ungehinderten Durchtritt von Wassermolekülen. Osmose ist Diffusion durch selektiv permeable Membranen Biomembranen sind also nur selektiv permeabel . Diffusionsvorgänge durch selektiv permeable Membranen bis zum Konzentrationsausgleich werden mit dem Begriff Osmose bezeichnet. Es kann sich dabei das Lösungsmittel (in Zel- len immer Wasser) ungehindert ausbreiten, während die meisten gelösten Stoffe (Salze, Zucker …) zurückgehalten werden ( Abb. 28). Wir unterscheiden aktive und passive Transportvorgänge Diffusion und Osmose beruhen allein auf der Wärmebewegung der Teilchen. Sie werden als passive Transportvorgänge bezeichnet. Für Transportvorgänge gegen das Konzentrationsgefälle muss zusätzlich Energie von der Zelle gelie- fert werden ( aktive Transportvorgänge ). 27  Modell einer Biomembran 28  Osmose 29  Diffusion mittels Membranprotein Das Zellplasma in den roten Blut- körperchen hat dieselbe Konzen- tration wie das Blutplasma. Bei einem Blutverlust, der nicht so hoch ist, dass ein Mangel an roten Blutkörperchen besteht, das verringerte Flüssigkeitsvolumen allerdings die Blutzirkulation gefährden würde, wird eine Kochsalzlösung mit derselben Konzentration wie Blutplasma (0,9%) in die Venen verabreicht. Überlege, welche gesundheitli- chen Risiken bestehen würden, wenn man der Patientin bzw. dem Patienten eine stärker kon- zentrierte Kochsalzlösung bzw. Wasser verabreichen würde. Selbst aktiv!  selektiv permeabel auswählend durchlässig selectio (lat.) = das Auslesen, permeare (lat.) = durchdringen  Osmose osmos (griech.) = das Eindringen, Stoß  aktive Transportvorgänge ZB transportiert die NatriumKalium­ Pumpe (ein Membranprotein in Nerven­ zellen) Na + Ionen entgegen dem Konzen­ trationsgefälle aus der Zelle hinaus und Ka + Ionen in die Zelle hinein. Fülle in drei gleiche Gläser jeweils die gleiche Menge an Himbeersirup. Die- sen überschichtest du jeweils vorsichtig mit der gleichen Menge an Wasser. Glas 1 lässt du am Tisch stehen, Glas 2 stellst du in den Kühlschrank, Glas 3 stellst du in ein Gefäß mit heißem Wasser. Was kannst du nach einiger Zeit beobachten? Beschreibe mögliche Unterschiede und finde eine Erklärung für diese. Welche Schlussfolgerung kannst du ziehen? Selbst aktiv! Zelläußeres Cytoplasma Zelläußeres Cytoplasma peripheres Membranprotein integrales Membranprotein Lipoidmolekül hydrophober Bereich hydrophiler Bereich transmembranes Protein Kohlenhydrat­ moleküle Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv