5. Biologische Membrane Flashcards
- Transportsysteme erlauben Membranen diese wichtige Eigenschaft
Selektive Permeabilitaet
- Dies ist die Zahl an Kohlenstoffatomen in den am häufigsten vorkommenden Fettsäuren.
16 oder 18
- Zusätzlich zu den Phospholipiden und Glykopipiden ist dies der wichtigste Typ von
Membranlipiden.
Cholesterin
ich dachte Sphingolipiden?
- Dieser Ausdruck wird auf Moleküle angewendet, die sowohl hydrophile als auch
hydrophobe Bereiche haben
Amphipatisch
- Diese Substanz inhibiert die Prostaglandin-H2-Synthase-1 durch Blockierung des
Kanals durch den das Substrat, Arachidonsäure, zum aktiven Zentrum gelangt.
Acetylsalicylsäure (Aspirin)
- Diese Methode wird verwendet, um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, mit der ein
Protein in einer Membran zu finden ist.
Hydropathie
- Dies ist der Prozess durch welchen sich Lipide und Proteine in der Lipiddoppelschicht
bewegen.
laterale Diffusion
- Diese Membrankomponenten enthalten Kohlenhydrate.
Glycolipide
- Der Trivialname der Hexadecansäure ist ___________.
Palmitinsaeure
- In Phosphoglyceriden sind die Fettsäuren an das Glycerin-Molekül gebunden über _________-Bindungen.
Ester
- Geladene Fettsäuren bilden ________ in wässriger Lösung.
Mizellen
- _________ sind wasserhaltige Kompartimente, die von einer Lipiddoppelschichten
umgeben sind
Liposomen
- _________ Membranproteine sind hauptsächlich durch elektrostatische und
Wasserstoffbrücken-Wechselwirkungen mit den Kopfgruppen der Lipide gebunden.
periphere
- Einige Proteine sind in der Membran verankert durch kovalente Verknüpfung an
_________-Gruppen über eine Thioesterbindung an einen spezifischen Cysteinrest.
Palmitoyl
?
- Die Temperatur bei welcher eine Membranen aus dem festen in einen flüssigen
Zustand übergeht wird als ___________ bezeichnet.
Schmelztemperatur
9. Eine Erhöhung des Verhältnisses von gesättigten zu ungesättigten Fettsäuren in der Membran \_\_\_\_\_\_\_\_ (erhöht / erniedrigt) die Fluidität der Membran.
erniedrigt
- Membranen werden hauptsächlich aufgebaut aus
a) Lipiden.
b) Proteinen.
c) Collagen
d) a und b
e) a, b, und c.
d) a und b
- Welche der folgenden Aussagen ist wahr?
a) Membranen sind Lipiddoppelschichten.
b) Membranlipide haben sowohl hydrophobe als auch hydrophile Eigenschaften.
c) Viele Membranen sind elektrisch polarisiert.
d) Alle von oben.
e) Nichts von oben.
d) Alle von oben.
- Wie dick ist die Membran in Zahl von Molekülen?
Zwei
- Welche der folgenden Membranen wäre am flüssigsten?
Eine Doppelschicht aus Lipiden mit mehrfachungesättigten C16-Fettsäuren.
- Welche der folgenden Aussagen ist konsistent mit der Struktur biologischer
Die Membranlipide assemblieren sich selbst zu Lipiddoppelschichten.
Welche der folgenden Aussagen ist keine richtige Aussage über die gezeichnete
Struktur?
Es ist ein Sphingolipid
- Wie unterscheiden sich die Membranen von Archaea von den Membranen von
Bakterien und Eukaryonten?
a) Die Lipide enthalten keine Carboxylsäureester, sondern haben eine Etherbindung
zum Glycerin.
b) Die Alkylketten sind verzweigt.
c) Die Stereochemie des zentralen Kohlenstoffatoms des Glycerins ist invertiert.
d) a und c.
e) a, b und c
e) a, b und c
- Welche Kraft/Kräfte stabilisieren die Lipiddoppelschicht?
Kovalente Bindungen zwischen den Lipiden und den Membranproteinen
- Das Ausmaß der Membranfluidität hängt ab von
dem Anteil an ungesättigten Fettsäuren
- Welches ist die richtige Reihenfolge für die Durchlässigkeit der Moleküle über eine
Membran, geordnet von höchster Durchlässigkeit zu geringster Durchlässigkeit?
Wasser, Indol, Glukose, Natriumionen
- Das häufigste Motiv, das man in membrandurchspannenden Proteinen findet, ist
α-Helices aus unpolaren Aminosäuren, die durch die Membran gehen.
- Hydrophobe Moleküle können kovalent an Proteine assoziiert werden, um eine
Membrananbindung zu erreichen. Typen dieser Gruppen beinhalten:
a) Palmitoylgruppen, die an Cysteine binden.
b) Glykolipidstrukturen, an den C-Terminus geknüpft.
c) Farnesylgruppen, die an Cysteinreste gebunden sind.
d) Alle von oben.
e) Nichts von oben.
d) Alle von oben.
- Das seltene Vorkommen von Protein oder Lipid „flip-flops“ in der Membranen erhält
die. ..
Membranasymmetrie
- Welche der folgenden hilft die Membranfluidität in Tieren zu regulieren?
Cholesterin
- Was hat die Bezeichnung 18:2 für Fettsäuren für eine Bedeutung?
In diesen Fettsäuren gibt es 18 Kohlenstoffatome und zwei Doppelbindungen.
- Was sind die zwei Systeme zur Benennung der Position von
Doppelbindungen? Geben Sie Beispiele.
System eins bezieht sich auf die Doppelbindung relativ zum letzten, oder omega
(ω), Kohlenstoff. (Ein Beispiel wäre die ω-3 Fettsäure). Das andere System nutzt zur
Benennung der Position der Doppelbindung ihre Entfernung vom Kohlenstoff am
Carboxylende und bezeichnet auch, ob die Bindung in cis- oder transAnordnung vorliegt. (Ein Beispiel wäre cis-Δ
- Welche Moleküle bilden die polaren Kopfgruppen von Phospholipiden? Geben Sie
mehrere Beispiele.
Beispiele für Kopfgruppen sind Serin, Ethanolamin, Cholin, Glycerin und Inositol.
- Zeichnen Sie den Durchschnitt einer Mizelle und einer Membrandoppelschicht
Mizellen sind räumliche Gebilde, in denen Alkylschwänze im Inneren liegen und
die hydrophilen Kopfgruppen nach außen zeigen. Doppelschichten haben zwei
Lipidschichten, in welchen die Kopfgruppen jeweils nach außen zeigen und die
Alkylreste im Inneren in zwei Reihen angeordnet sind. Beispiele finden Sie in ihren
Folien.
- Zeichnen Sie ein typisches Phospholipid und kennzeichnen Sie die unterschiedlichen
Bindungen.
Das Phospholipid sollte der oberen Abbildung ähnlich sein. Es sollte ein zentrales
Glycerinmolekül enthalten, zu welchem zwei Fettsäuren durch Esterbindung verbrückt
sind. An einem Ende sollte das Glycerinmolekül über eine Phosphatgruppe an einen
Alkohol gebunden sein. Die Phosphatgruppe sollte bei pH 7 negativ geladen sein.
- Wie werden Lipiddoppelschichten gebildet? Was ist die Triebkraft?
Bimolekulare Schichten aus Lipiden bilden sich spontan durch
Selbstassemblierung. Hydrophobe Wechselwirkungen sind dabei die Triebkraft. Vander-Waals Wechselwirkungen zwischen den Kohlenwasserstoffketten favorisieren
eine dichte Packung der Alkylschwänze. Die polaren Kopfgruppen ziehen sich
gegenseitig durch elektrostatische Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken an
- Wieso bilden die meisten Phosholipide Schichten statt Micellen aus?
Die zwei Alkylreste der Phospholipide macht es sterisch ungünstig Micellen zu
bilden
- Was sind Liposomen? Welche kommerziellen Anwendungen haben Sie?
Liposomen sind räumliche Anordnung aus Lipiddoppelschichten, die einen
größeren wässrigen Bereich einschließen. Sie sind sehr nützliche Modelle für Zellen.
Sie können auch genutzt werden, um Moleküle, wie zum Beispiel Medikamente zu
transportieren und werden häufig in Kosmetika verwendet.
- Zeichnen Sie eine Lipiddoppelschicht, an die sowohl integrale als auch periphere
Membranproteine gebunden sind.
Die Membran sollte als Doppelschicht gezeichnet werden, in der die Kopfgruppen
durch kleine Bälle und die Alkylketten als längere Schwänze angedeutet werden. Die
peripheren Membranproteine wären lose auf der Außenseite der Membran und die
integralen Membranproteine in der Membran positioniert. Beispiele finden Sie in ihren
Folien
- Was ist die Funktion der Prostaglandin-H2-Synthase-1? Wie erleichtert ihre
Assoziation an die Membran ihre Funktion?
Prostaglandin-H2-Synthase-1 wandelt Arachidonsäure in Prostaglandin-H2 um.
Das Protein steckt in der Membran, mit einem hydrophoben Kanal, der zur Hälfte in
der Lipiddoppelschicht steckt. Die Arachidonsäure ist ein Produkt der Hydrolyse von
Membranlipiden und wandert in den Proteinkanal durch die Lipiddoppelschicht. Sie
vermeidet so erfolgreich die Wechselwirkung mit der wässrigen Umgebung.
- Bakterien müssen unter vielen verschiedenen Bedingungen überleben. Wie adaptieren
Sie ihre Membranen?
Bakterien können die Fluidität ihrer Membranen regulieren, wodurch sie
Temperaturänderungen leichter überleben können. Sie variieren dazu die Zahl der
Doppelbindungen in den Fettsäureresten, wie auch die Länge der Fettsäuren.
- Zeichnen Sie die Struktur von Sphingomyelin und markieren Sie die wichtigsten
Bindungen in dieser Struktur.
siehe Folien
II. 1. Diese Membranproteine transportieren 2 Spezies in entgegengesetzte Richtungen
durch die Membran.
Antiporter
II. 1. Moleküle dieser Art können ohne Transporter durch Membranen diffundieren.
Lipophil
II. 1. P-Typ ATPasen transferieren eine Phosphatgruppe zu diesem Aminosäurerest.
Asparaginsaeure
II. 1. Steroide aus Pflanzenextrakt die zur Behandlung von Herzfehlern verwendet werden.
Digitalis
II. 1. Diese Familie der Transportproteine besitzt eine separate Domäne, um spezifisch ATP zu binden.
ABC Proteine
II. 1. Diese Membrantransporter koppeln den Transport einer Spezies an den Fluss einer
anderen Ionenspezies entlang eines Konzentrationsgradienten
Cotransporter
II. 1. Diese Technik wird dazu verwendet, die Leitfähigkeit über eine Membran hinweg zu
messen.
Patch-Clamp
II. 1. Ein anderer Name für elektrische Erregung
Aktionspotential
II. 2. Der spezifische Transport einer Spezies entlang des Konzentrationsgradienten wird als
_______ bezeichnet
passiver Transport
II. 3. Bei __________ wird eine Phosphorylgruppe von ATP zu einem spezifischen
Aspartatrest transferiert.
P-Typ-ATPasen
II. 4. Herz-wirksame Steroide wie Digitoxigenin inhibieren _________.
Na+/K+-ATPase
II. 5. Die Lactosepermease transportiert Lactose zusammen mit ________ in die Zelle.
Protonen
II. 6. Die Umwandlung zwischen 2 Konformationen eines Transporters wird manchmal als
__________ bezeichnet
Umstuelpung
II. 7. Tetrodotoxin, gewonnen aus dem Kugelfisch, bindet stark und spezifisch an ______-
Kanäle der Nervenzellen.
Na+
II. 8. Der Acetylcholinrezeptor ist ein Beispiel für einen __________-gesteuerten Kanal.
Liganden
II. 9. ____________ sind eine wichtige Klasse von Kanälen, die die Rate des Wasserflusses
durch Membranen erhöhen.
Aquaporine
II. 10. Ein Kanal, der sich als Reaktion auf die Bindung eines bestimmten Moleküls öffnet,
nennt man __________________ Kanal.
Liganden gesteuert
II. 11. Kanäle, die sich bei Depolarisation der Membran öffnen, nennt man
__________________ Kanäle
spannungsabhaengige
II. 12. Wenn ein Molekül sich von einer Konzentration von 10-4 M zu 10-2 M bewegt, dann
ist dieser Prozess spontan, im Gleichgewicht oder benötigt er zusätzliche Energie ?
Energie noetig
II. 13. Welche der folgenden Aussagen über die Ca2+ ATPase des sarkoplasmatischen
Retikulums ist korrekt?
Diese P-Typ ATPase hält eine Ca2+ Konzentration von ca. 0.1 mM im Cytosol und
1.5 mM im sarcoplasmatischen Retikulum aufrecht.
II. 14. Multidrug Resistance in Tumorzellen beruht auf…
a) der Wirkung einer Membranpumpe, die kleine Moleküle aus der Zelle schafft.
und
b) der Entwicklung weiterer Resistenzen, nachdem anfänglich nur eine Wirkstoffresistenz ausgeprägt war
II. 15. Welche der folgenden Aussagen bezüglich der ABC-Transporter sind falsch?
Das Substrat bindet nur nachdem ATP gebunden wurde
II. 16. Membran-Transporter, die den Fluss einer Spezies entlang eines
Konzentrationsgradienten an den Fluss einer anderen Spezies in Gegenrichtung
koppeln, nennt man…
Antiporter
II. 17. Ionenkanäle…
a) können selektiv sein.
b) existieren in offenen und geschlossenen Zuständen.
c) im geöffneten Zustand gehen sie oft spontan in einen inaktiven Zustand über.
a, b, c
a) können selektiv sein.
b) existieren in offenen und geschlossenen Zuständen.
c) im geöffneten Zustand gehen sie oft spontan in einen inaktiven Zustand über.
II. 18. Was sind die Gemeinsamkeiten von Natrium-, Kalium- und Calciumkanälen?
Sie besitzen homologe Domänen im membrandurchspannenden Bereich.
II. 19. Wenn Kaliumionen durch den Ionenkanal treten, dann passiert folgendes mit den
assoziierten Wassermolekülen:
gehen verloren
II. 20. Wie differenziert der Kaliumkanal zwischen Kalium- und Natrium-Ionen ?
Die Dehydratisierung der Kaliumionen wird energetisch durch die Interaktion mit
Sauerstoffatomen im selektiven Filter kompensiert, was für Natriumionen nicht
möglich ist (wegen Durchmesser)
II. 21. Welches der folgenden Ionen ist das kleinste? (Cs+, Na+, K+, Rb+, Li+)
Li+
II. 22. Welche Funktion besitzen die Aminosäuren im selektiven Filter eines Ionenkanals?
Sie legen die Präferenz für bestimmte Ionen fest.
II. 23. Was ist für die Selektivität im Kaliumkanal entscheidend?
K+ bindet an die Carbonylgruppe einer konservierten Pentapeptidsequenz.
II. 24. Welche Hinweise gaben Aufschluss über den Mechanismus der Kanalinaktivierung?
a) Trypsin-Verdau auf der cytoplasmatischen Seite führte dazu, dass der Kanal
geöffnet blieb.
und b) Splice-Varianten besitzen unterschiedliche Inaktivierungskinetiken.
und c) Die Inaktivierung kann durch die Zugabe fehlender Peptide aufgehoben
II. 25. Zeichnen Sie die Struktur der Gruppe, die als Intermediat der P-Typ ATPasen auftritt.
β-Phosphorylaspartat (Abb. in Folien)
II. 26. Was ist „einfache Diffusion“? Nennen Sie ein Beispiel!
Bei der einfachen Diffusion passieren Moleküle eine Membran entlang ihres
Konzentrationsgradienten. Dabei können nur lipophile Moleküle einfach durch die
Membran diffundieren. Beispiele hierfür sind Steroidhormone, wie z.B. Vitamin A.
II. 27. Wie unterscheiden sich aktiver und passiver Transport?
Beim aktiven Transport müssen Moleküle gegen ihren Konzentrationsgradienten
gepumpt werden. Dies benötigt Energie
II. 28. Wie beeinflusst Energie die Funktion von Na+
-K+ ATPasen?
ATP liefert die nötige Energie für diese Pumpen. Sie halten die richtige zelluläre
Konzentration von Natrium und Kalium aufrecht, pumpen Natrium aus und Kalium in
die Zelle. Ohne ATP würden diese Pumpen nicht funktionieren.
II. 29. Viele Pumpen gehören zu den P-Typ ATPasen. Angenommen Sie würden ein neues
Enzym mit ähnlicher Funktion erforschen… Welches Reaktionsprodukt würde dabei
helfen Sie davon zu überzeugen, dass das Enzym tatsächlich zu den P-Typ ATPasen
gehört?
Die Vertreter dieser Enzymfamilie transferieren Phosphat von ATP auf einen speziellen Aspartylrest im Enzym.
II. 30. Beschreiben Sie Aufbau und Funktion der Ca2+ ATPase des sarkoplasmatischen
Retikulums!
Dieses Protein besitzt eine integrale Membrandomäne und einen cytosolischen
Kopf mit 3 separaten Domänen. Eine dieser Kopfdomänen ist für die ATP-Bindung
zuständig, eine übernimmt die Phosphatgruppe und die andere scheint als Aktuator zu
fungieren. Die membrandurchspannende Domäne ist für die Calciumbindung
zuständig.
II. 31. Beschrieben Sie den vorgeschlagenen Mechanismus für den LactosepermeaseSymporter!
- Der Zyklus beginnt damit, dass beide Hälften mit der Öffnung in Richtung Bindetasche orientiert sind, welche aus der Zelle zeigt. Ein Proton von ausserhalb der Zelle bindet an einen Glu-Rest der Permease.
- Die protonierte Permease bindet
Laktose von außerhalb der Zelle. - Die Struktur ändert sich, sodass die Bindetasche in die Zelle zeigt.
- Die Permease entlässt Lactose in die Zelle.
- Die Permease gibt das Proton in die Zelle ab.
- Die Permeasekonformation kehrt in den Grundzustand zurück, worauf der Zyklus abgeschlossen ist.
II. 32. Beschreiben Sie die Struktur des Acetylcholinrezeptors !
Der Acetylcholinrezeptor ist ein Tetramer, das aus 5 Untereinheiten besteht: 2 identische und 3 verwandte Peptidketten (2α,β,Χ,δ).
Die Ähnlichkeit zwischen den Untereinheiten lässt auf Genduplikation und Divergenz schließen.
Ligandenbindung scheint eine Konformationsänderung herbeizuführen, wobei durch eine Rotationsbewegung der Kanal geöffnet wird.
Die Pore ist mit polaren Resten besetzt, große hydrophobe Aminosäuren schließen den geschlossenen Kanal ab.
II. 33. Wieso ist eine Vorhersage der Struktur eines Kanalproteins schwierig, obwohl bekannt ist, welche Aminosäuren sich vermutlich in der Membran befinden?
Es ist unwahrscheinlich, dass eine einzelne membranbindende Domäne einen Kanal bilden kann, der groß genug für die Passage von Molekülen ist.
Die meisten Proteinkanäle bestehen aus mehreren Untereinheiten, die zusammen eine Einheit
bilden.
Während das Innere des Kanals polar ist, ist die Außenseite, die im Kontakt mit den Lipiden steht, hydrophob.
Anhand der Aminosäuresequenz ist es schwierig vorherzusagen, welche Untereinheiten eine Einheit bilden.
II. 34. Wieso ist es gefährlich, unfachmännisch zubereiteten Kugelfisch zu essen?
Kugelfisch enthält Tetrodotoxin, ein Gift, das fest an den Natriumkanal bindet.
Schon 10 ng sind für den Menschen tödlich.
II. 35. Wie werden Kaliumionen, die die Membran durch einen Kanal passieren, freigesetzt, wenn sie doch fest an den selektiven Filter binden?
Der selektive Filter besitzt vier Bindestellen.
Hydratisiertes Kalium kann einzeln in diese Stellen eindringen, wobei es seine Hydrathülle verliert.
Wenn zwei Ionen benachbarte Stellen besetzen, dann stoßen sich diese durch elektrostatische Kräfte ab.
Gelangen nun Ionen von der einen Seite in den Kanal, so werden Ionen auf der anderen Seite hinausgedrückt.
II. 36. Was versteht man unter dem Begriff „ball-and-chain“ Modell?
Unter dem „ball-and-chain“ Modell versteht man die Inaktivierung einer Pore durch Verschluss.
Bei diesem Modell bildet eine Gruppe an Aminosäuren einen Ball („ball“), der über eine flexible Peptidkette („chain“) mit dem restlichen Protein
verbunden ist.
Nachdem der Kanal sich öffnet, bewegt sich der Ball an eine Stelle, die den Kanal blockiert, was zu einer schnellen Inaktivierung führt
II. 37. Beschreibe wie spannungsgesteuerte Kanäle funktionieren!
Spannungsgesteuerte Kanäle bestehen aus den Segmenten S1-S6.
Die Pore wird durch S5 und S6 gebildet, wohingegen S1-S4, die spannungssensitiven Helices
(„voltage-sensing paddles“) den Kanal schließen.
Diese Helices befinden sich in der
„unteren“ Position unter dem geschlossenen Kanal.
Eine Depolarisation der Membran zieht die Helices durch die Membran, wodurch der Kanal geöffnet wird.
