5. Membranen II

Question 1

Diese Membranproteine transportieren 2 Spezies in entgegengesetzte Richtungen durch die Membran.

Answer 1

Antiporter

Question 2

P-Typ ATPasen transferieren eine Phosphatgruppe zu diesem Aminosäurerest.

Answer 2

Asparaginsäure

Question 3

Steroide aus Pflanzenextrakt die zur Behandlung von Herzfehlern verwendet werden.

Answer 3

Digitalis

Question 4

Diese Familie der Transportproteine besitzt eine separate Domäne, um spezifisch ATP zu binden

Answer 4

ABC Proteine

Question 5

Diese Membrantransporter koppeln den Transport einer Spezies an den Fluss einer anderen Ionenspezies entlang eines Konzentrationsgradienten

Answer 5

Cotransporter

Question 6

Diese Technik wird dazu verwendet, die Leitfähigkeit über eine Membran hinweg zu messen.

Answer 6

Patch-Clamp

Question 7

Ein anderer Name für elektrische Erregung.

Answer 7

Aktionspotenzial

Question 8

Der spezifische Transport einer Spezies entlang des Konzentrationsgradienten wird als ________ bezeichnet.

Answer 8

Passiver Transport

Question 9

Moleküle dieser Art können ohne Transporter durch Membranen diffundieren.

Answer 9

Lipophil

Question 10

Bei _______ wird eine Phosphorylgruppe von ATP zu einem spezifischen Aspartatrest transferiert.

Answer 10

P-Typ ATPasen

Question 11

Herz-wirksame Steroide wie Digitoxigenin inhibieren ________

Answer 11

Na+/K+ ATPase

Question 12

Die Lactosepermease transportiert Lactose zusammen mit _______ in die Zelle

Answer 12

Protonen

Question 13

Die Umwandlung zwischen 2 Konformationen eines Transporters wird manchmal als _________ bezeichnet.

Answer 13

Umstülpung

Question 14

Tetrodotoxin, gewonnen aus dem Kugelfisch, bindet stark und spezifisch an ___________ Kanäle der Nervenzellen.

Answer 14

Na+

Question 15

Der Acetylcholinrezeptor ist ein Beispiel für einen ________ -gesteuerten Kanal.

Answer 15

Liganden

Question 16

_________ sind eine wichtige Klasse von Kanälen, die die Rate des Wasserflusses durch Membranen erhöhen.

Answer 16

Aquaporine

Question 17

Welche der folgenden Aussagen bezüglich der ABC-Transporter sind falsch? Wählen Sie eine Antwort: a. Es kommt zu konformationellen Änderungen bei ATP-Bindung. b. Sie sind alle der P-Loop NTPase-Superfamilie zugehörig. c. Die ATP-Bindungsdomänen werden als ATP-Bindekassetten bezeichnet. d. Das Substrat bindet nur nachdem ATP gebunden wurde. e. Alle Aussagen sind wahr.

Answer 17

D.

Question 18

Ionenkanäle… Wählen Sie eine Antwort: a. können selektiv sein. b. existieren in offenen und geschlossenen Zuständen. c. im geöffneten Zustand gehen sie oft spontan in einen inaktiven Zustand über. d. A+B sind richtig. e. A+B+C sind richtig

Answer 18

E.

Question 19

Was sind die Gemeinsamkeiten von Natrium-, Kalium- und Calciumkanälen? Wählen Sie eine Antwort: a. Alle erlauben den Durchgang unterschiedlicher Ionen. b. Sie besitzen homologe Domänen im membrandurchspannenden Bereich. c. Sie besitzen alle fünf Peptide, die zusammen den Kanal bilden. d. A+B+C sind richtig. e. Keine Antwort ist richtig.

Answer 19

B.

Question 20

Wenn Kaliumionen durch den Ionenkanal treten, dann passiert folgendes mit den assoziierten Wassermolekülen: Wählen Sie eine Antwort: a. gehen verloren b. bleiben gebunden c. ordnen sich neu um das Ion d. A+B+C sind richtig e. Keine Antwort ist richtig.

Answer 20

a.

Question 21

Wie differenziert der Kaliumkanal zwischen Kalium- und Natrium-Ionen ? Wählen Sie eine Antwort: a. Die Ionengröße ist der entscheidende Faktor. b. Die Größe der Ionen und assoziierten Wassermoleküle relativ zur Porengröße ist der entscheidende Faktor. c. Die Dehydratisierung der Kaliumionen wird energetisch durch die Interaktion mit Sauerstoffatomen im selektiven Filter kompensiert, was für Natriumionen nicht möglich ist. d. A+B+C sind richtig. e. Keine Antwort ist richtig.

Answer 21

C.

Question 22

Welches der folgenden Ionen ist das kleinste? Wählen Sie eine Antwort: a. Cs+ b. Na+ c. K+ d. Rb+ e. Li+

Answer 22

E.

Question 23

Membran-Transporter, die den Fluss einer Spezies entlang eines Konzentrationsgradienten an den Fluss einer anderen Spezies in Gegenrichtung koppeln, nennt man…. Wählen Sie eine Antwort: a. Antiporter b. Symporter c. Austauscher d. A+B+C sind richtig e. Weder A noch B noch C

Answer 23

A.

Question 24

Wenn Kaliumionen durch den Ionenkanal treten, dann passiert folgendes mit den assoziierten Wassermolekülen: Wählen Sie eine Antwort: a. gehen verloren b. bleiben gebunden c. ordnen sich neu um das Ion d. A+B+C sind richtig e. Keine Antwort ist richtig.

Answer 24

A.

Question 25

Welche Funktion besitzen die Aminosäuren im selektiven Filter eines Ionenkanals? Wählen Sie eine Antwort: a. Sie schließen die Kanalpore nach Durchgang des Ions. b. Sie legen die Präferenz für bestimmte Ionen fest. c. Sie begrenzen die Anzahl der Ionen, die den Kanal passieren. d. A+B+C sind richtig. e. Keine Antwort ist richtig.

Answer 25

B.

Question 26

Was ist für die Selektivität im Kaliumkanal entscheidend? Wählen Sie eine Antwort: a. K+ bindet an einen kritischen Glutamatrest. b. K+ bindet an die Amidfunktionen dreier Reste im selektiven Filter. c. K+ bindet an die Carbonylgruppe einer konservierten Pentapeptidsequenz. d. Ein ATP Molekül muss gebunden werden, damit der selektive Filter funktioniert. e. Keine Antwort ist richtig.

Answer 26

C.

Question 27

Welche Hinweise gaben Aufschluss über den Mechanismus der Kanalinaktivierung? Wählen Sie eine Antwort: a. Trypsin-Verdau auf der cytoplasmatischen Seite führte dazu, dass der Kanal geöffnet blieb. b. Splice-Varianten besitzen unterschiedliche Inaktivierungskinetiken. c. Die Inaktivierung kann durch die Zugabe fehlender Peptide aufgehoben werden. d. A + B sind richtig. e. A + B + C sind richtig.

Answer 27

E.

Question 28

Zeichnen Sie die Struktur der Gruppe, die als Intermediat der P-Typ ATPasen auftritt.

Answer 28

β-Phosphorylaspartat

Question 29

Was ist „einfache Diffusion“? Nennen Sie ein Beispiel!

Answer 29

Die richtige Antwort ist: 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.

Question 30

Wie unterscheiden sich aktiver und passiver Transport?

Answer 30

Beim aktiven Transport müssen Moleküle gegen ihren Konzentrationsgradienten gepumpt werden. Dies benötigt Energie.

Question 31

Wie beeinflusst Energie die Funktion von Na+-K+ ATPasen?

Answer 31

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.

Question 32

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?

Answer 32

Die Vertreter dieser Enzymfamilie transferieren Phosphat von ATP auf einen speziellen Aspartylrest im Enzym.

Question 33

Beschreiben Sie Aufbau und Funktion der Ca2+ ATPase des sarkoplasmatischen Retikulums!

Answer 33

Die richtige Antwort ist: 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.

Question 34

Beschrieben Sie den vorgeschlagenen Mechanismus für den Lactosepermease-Symporter!

Answer 34

1. 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. 2. Die protonierte Permease bindet Laktose von außerhalb der Zelle. 3. Die Struktur ändert sich, sodass die Bindetasche in die Zelle zeigt. 4. Die Permease entlässt Lactose in die Zelle. 5. Die Permease gibt das Proton in die Zelle ab. 6. Die Permeasekonformation kehrt in den Grundzustand zurück, worauf der Zyklus abgeschlossen ist.

Question 35

Beschreiben Sie die Struktur des Acetylcholinrezeptors !

Answer 35

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.

Question 36

Wieso ist eine Vorhersage der Struktur eines Kanalproteins schwierig, obwohl bekannt ist, welche Aminosäuren sich vermutlich in der Membran befinden?

Answer 36

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.

Question 37

Wieso ist es gefährlich, unfachmännisch zubereiteten Kugelfisch zu essen?

Answer 37

Kugelfisch enthält Tetrodotoxin, ein Gift, das fest an den Natriumkanal bindet. Schon 10 ng sind für den Menschen tödlich.

Question 38

Wie werden Kaliumionen, die die Membran durch einen Kanal passieren, freigesetzt, wenn sie doch fest an den selektiven Filter binden?

Answer 38

Die richtige Antwort ist: 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.

Question 39

Was versteht man unter dem Begriff „ball-and-chain“ Modell?

Answer 39

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.

Question 40

Beschreibe wie spannungsgesteuerte Kanäle funktionieren!

Answer 40

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.