Membrans Flashcards
Erläutern Sie den Aufbau und die Bedeutung von Membranlipiden. Was ist aus Membranlipiden aufgebaut.
Membranlipide sind aufgebaut aus einer
- polaren hydrophilen Kopfgruppe und
- unpolaren hydrophoben Schwänzen
Die Moleküle richten sich dann so aus, dass sich die Köpfe mit dem Wasser hydratisieren können und die Schwänze nicht mit dem Wasser in Berührung kommen.
Dadurch entstehen Liposome, Mizellen und Doppellipidschichten
Wie ist eine Biomembran aufgebaut? Wofür ist diese zuständig? Was bedeutet Semipermeabilität?
Lipide bilden eine Doppellamelle aus Kopf und Schwänzen, dabei zeigen die Köpfe nach außen. Sind immer topologisch geschlossen, dadurch mechanisch schwer zerstörbar, weil die sich immer neu ausrichten, aber durch Lösungsmittel und Lipase zerstörbar, da die Fette dann gespalten werden. Bilden zum Beispiel die Grenzen zwischen zwei Zellen mit interzellulären Raum.
Membranen sind beweglich und Fluidität ist abhängig von
- Anzahl der Doppelbindungen in den Fettsäuren
- Länge der Fettsäure
- Menge an Cholesterin
Sie sind zuständig für:
- Barrierefunktion: Abgrenzung, Beschränkung der Stoffaustausches
- Formgebung
- Stoffaustausch und Transport zwischen Zellen
- Leitungsfunktion (Nervenzellen: Leitung von elektr. Membranströmen)
Semipermeabilität
Halbdurchlässig. Bestimmte, kleine Stoffe können passieren, andere nicht.
Permeabilität ist abhängig von der Ladung und Löslichkeit der Stoffe :
- Permeabel für fettlösliche Stoffe und kleine ungeladene Moleküle.
- Nicht permeabel für polare und geladene Stoffe, dafür wird Energie zum Pumpen gebraucht.
Welche Funktionen erfüllen Nukleotide?
In Nukleinsäuren:
- Träger der Erbsubstanz (DNA)
- Synthesevorlagen (mRNA)
- Proteinsynthesemaschinen (tRNA. rRNA)
andere Funktionen
- Träger chemischer Energie (ATP)
- Bestandteile von Enzymen (Coenzym A, NAD, FAD)
- Signalmoleküle (cAMP)
Erklären Sie die Bedeutung von NADPH
Nicotin amid adenin nikleotid (Phosphat)
häufiger Wasserstoffakzeptor, wichtiges Co-Enzym, an enzymkatalysierten Redoxreaktionen beteiligt
NADP ist phosphorylierte Form des Coenzyms NADH
Eines der Protonen wird vom NAD + direkt an den Nicotinamidring gebunden, das andere bleibt in der Lösung. NAD + ist ein Coenzym und wirkt ausschließlich nach Bindung an ein Enzym
Erklären Sie die Bedeutung von ATP.
Adenosintriphosphat kann zu Adenosindiphospat werden.
Adenosintriphosphat ist ein universeller Energiespeicher und -lieferant für biochemische Synthesen (DNA, Proteine), Transportvorgänge (zB. Ionenpumpen), mechanische Arbeit (Geißelbewegung,Bewegungen der Muskeln,..)
Die OH-Gruppen an den P-Atomen sind unter physiologischen Bedingungen deprotoniert. Daraus folgt, dass:
- die Triphosphatgruppe ist stark negativ geladen
- sie durch die elektrostatischen Abstoßungskräfte zwischen den Ladungen zu einer “energiereichen” Struktur wird.
- die entstandene 𝛾 – Phosphatgruppe kann leicht durch Hydrolyse abgespalten werden 𝐴𝑇𝑃 + 𝐻2𝑂 → 𝐴𝐷𝑃 + 𝑃𝑖 + 𝐻+
Pro Spaltung werden 32kJ frei. Durch energieliefernde Stoffwechselreaktionen in der Zelle kann ADP und ein freies Phosphat wieder zu ATP werden. => ATP- ADP –Kreislauf
- Chemische Arbeit: ATP überträgt P-Gruppe auf Substrat, dieses wird energiereicher und kann mit einem weiteren Substrat reagieren.
- Mechanische Arbeit: Phosphorylierung eines Pumpenproteins der Membran → energetisch aktiviert, dadurch kann Arbeit gegen das Konzentrationsgefälle verrichtet werden
Erklären Sie das Doppelstrangmodell der DNA.
Zwei gegenläufige Stränge, “Rückgrat” jeweils aus Zucker (Ribose und Desoxyribose), über Phosphatgruppen verknüpft (3’OH-Gruppe des einen mit 5’OH-Gruppe des nächsten). Die Sequenz der Basen liest sich immer von 5’ nach 3’. Das 3’ Ende trägt eine OH Gruppe und das 5’ Ende hat eine Phosphatgruppe.
In Zellen existiert ein DNA - Einzelstrang jeweils nur kurzfristig und nur über kurze Abschnitte (z. B. während der Zellteilung oder während der Transkriptionen) Normalerweise paart sich ein DNA Einzelstrang immer mit einem zweiten Einzelstrang –> DNA Doppelstrang. Diese Paarung ergibt dich dadurch, dass eine Base der einen Einzelstranges mit einer bestimmten Base das anderen Stranges Wasserstoffbrücken bildet. Die beiden Basen, welche sich gegenüberstehen, nennt man komplementär.
Adenin paart sich mit Thymin,
Guanin mit Cytosin
Chargaffregel: Anteil an A ist immer gleich groß wie T (analog für CG)
Doppelhelix: rechtsgewunden, eine Windung ~ 10 Basenpaare
DNA kann linear oder ringförmig geschlossen vorliegen
- ringförmige DNA: Bakterien, Mitochondrien, Chloroplasten, viele Viren
- lineare DNA: in den Chromosomen
Was ist ein Genom?
Ein Genom enthält die Gesamtheit der Erbinformation
Genomgroße: angegeben in bp, also Basenpaare
Organisation des Genoms: Unterschiede zwischen Pro- und Eukaryonten
Eukaryoten:
Das Genom besteht aus mehreren Chromosomen (strangförmig), bei der Meiose ändert sich die Anzahl der Chromosomen kurzzeitig (haploid -> diploid), es gibt Introns und Exons und eine große Zahl an nichtcodierender DNA
Prokaryoten:
Die DNA ist als großes in sich geschlossenes Molekül vorhanden, daneben kann es mehrere Plasmide geben (ebenfalls in sich geschlossenen, ebenfalls DNA - Abschnitte), prokaryotisches Genom ist viel kleiner als das eukaryotische enthält im Prinzip keine Introns/Exons und wenig nichtcodierende Abschnitte
Wodurch entstehen Genomgrößenunterschiede?
Vor allem durch nichtfunktionelle Abschnitte, deren Zwecke noch nicht bekannt sind.
10^4 – gamma-Phage
10^6 – Escherichia Coli (Darm)
10^9 – Mensch
10^10 – Paris japonicus (Pflanze)
Erklären Sie das C-Wert Rätsel.
Es existiert kein linearer Zusammenhang zwischen DNA-Menge und Komplexität des Lebewesens bei Eukaryonten. Es ist bei den meisten Organismen mehr DNA im Zellkern vorhanden, als für die Speicherung der genetischen Information notwendig wäre, der C-Wert schwankt also innerhalb einer Spezies um einen großen Wert (C-Wert = Genomgröße).
Bei Tieren findet man die größten Genome zum Beispiel bei Amphibien, welche als nicht so hoch entwickelt angesehen werden. Die größten Genome überhaupt haben Pflanzen (Lilien).
Der Grund für dieses Paradoxon sind die vielen nichtcodierenden Abschnitte und Introns/Exons.
Was versteht man unter einem nicht codierenden Bereich?
Codiert nicht für Proteine. Beim Menschen ein Großteil der DNA.
Welche Aufgabe hat er?
Diese haben teilweise essentielle Funktionen, z.B. Genregulation, Chromosomale Struktur, Rolle in der Evolution
Erklären Sie die Begriffe: Codon, Gen und Genom
Codon: Dreier Abfolge von Nukleotidbasen, in einer Nukleinsäure, die für eine Aminosäure codieren
Gen: funktioneller Abschnitt der DNA, codiert für ein Protein
Genom: Gesamtheit der Erbinformation (alle Chromosomen) einer Zelle
Welche Arten von RNA gibt es und was sind deren Funktionen?
5 % mRNA – überträgt Informationen aus dem Zellkern zu den Ribosomen, schnell wieder abgebaut
15 % tRNA – transportiert Aminosäuren zu den Ribosomen, dort findet dann die Proteinsynthese statt
80 % rRNA – bildet zusammen mit einem Proteinanteil die Ribosomen
zentrales Dogma der Molekularbiologie (zentraler Fluss)
Transkription: mRNA wird erzeugt, bildet das Komplement zum Strang an dem Synthetisiert wurde und ist eine Kopie des anderen Strangs
Translation: Information aus mRNA wird an Ribosomen in Proteine übersetzt (tRNA bringt Aminosäuren, abhängig von der Sequenz der mRNA zusammengesetzt)
*Skizze
Beschreiben Sie den Aufbau von Aminosäuren und nach welchen Kriterien können sie eingeteilt werden?
Die COOH Gruppe kann als saure H+ abgegeben werden und wird zu COO- . die basische Aminogruppe kann H+ aufnehmen und wird zu NH3+. In neutraler Lösung liegen Aminosäuren als Zwitterione vor.
*Skizze
