Zytologie PDF: Zellaufbau, Biomembran & Stofftransport

e Cytologie  Hierarchie der Strukturebenen Moleküle und Atome Eigenschaften der Atome bestimmen Struktur und Reaktionsweise der Moleküle Lebewesen sind aus ihnen aufgebaut...

e Cytologie  Hierarchie der Strukturebenen Moleküle und Atome Eigenschaften der Atome bestimmen Struktur und Reaktionsweise der Moleküle Lebewesen sind aus ihnen aufgebaut Strenge Ordnung der Atome in Makromolekül ermöglicht Codierung der Erbinfo Zellorganell Zellen sind Reaktionsräume, in spezifischer Funktion unterteilt -> Organelle Zelle Bestimmte Aufgabe Ist das Organisationsniveau, auf dem eigenständig Leben möglich ist Verband gleich gebauter Zellen mit gleicher Funktion Gewebe Organ Sind aus verschiedenen Geweben aufgebaut Übernehmen Lebensfunktion Organsystem Viele Organe bilden mit ihren Eigenschaften Organsysteme aus Organismus Durch Zusammenspiel aller Organisationsebenen  Biomembran Membranen enthalten Fette und Proteine. Die fettartigen Stoffe in der Membran werden Lipide genannt. Besteht aus Phospholipid-Moleküle Phosphatgruppe Hydrophiler Kopf (polar) (lipophob/wasserliebend) Hydrophober Fettsäuren Schwanz (unpolar) (lipophil) Phospholipid (Lecithin) besteht aus Glycerin, zwei Fettsäuren (Palmitin- &Ölsäure), Phosphorrest und Cholin Palmitinsäure Dicke: 6-8 Mikrometer Cholin Chem. Zusammensetzung: 40- Ölsäure Glycerin 50% Lipide, 50-60% Proteine Lecithin ist bipolar: Hydrophob, Hydrophil P Die hydrophilen Köpfe richten sich immer zum Wasser Bei Membranen ist eine Phospholipid-Doppelschicht vorhanden Wasserundurchlässige Schicht  Stoffe Gelangen ungehindert durch Biomembran gelangen nicht einfach hindurch Wasser Hormone Kleine Moleküle z.B. bestimmte Gase Ionen lipophile Stoffe Hydrophile Stoffe Große Moleküle Funktion Abgrenzung verschiedener Zellen und Zellräumen Reguliert den Stoffaustausch Erkennung Signalmoleküle (mit Hilfe von Rezeptoren) Verbindung verschiedener Zellen Erkennung von anderen Zellen Kommunikation mit anderen Zellen Flüssig-Mosaik-Modell Kanalprotein Extrazellulärraum Kohlenhydratkette Globuläres Hydrophile Köpfe Glycoprotein Protein Phospholipid- Doppelschicht Phospholipidmolekül Cholesterin Integrales Protein Oberflächenprotei Glycolipid n Zytoskelettfirmamente Alpha-Helix Hydrophobe Anteile Peripheres Protein Cytoplasma Stofftransport durch Biomembran Damit Zellen untereinander kommunizieren können, tauschen sie untereinander Stoffe aus Da die Biomembran eine Barriere darstellt, gibt es Mechanismen, um diese auszutauschen Membran sind nur für manche Stoffe durchlässig -> semipermeabel  Transport Aktiv Passiv Passiv (ohne Energiezufuhr) Zelle muss keine Energie aufwenden Teilchen bewegen sich immer von der höheren zur niedrigen Konzentration -> Stoffe wandern mit Konzentrationsgefälle (Diffusion) Einfache Diffusion Kleine, ungeladene Moleküle (H2O,O2,CO2) Je fettlöslicher, desto besser Erleichterte Diffusion Auch geladene und polare Stoffe wie Aminosäuren oder Ionen Durch Membranproteine transportiert Kanalproteine Transportproteine (Carrier) z.B Aquaporine z.B. Glucose (verändern die Form) (schneller Transport für Wasser) Aktiv (Mit Energiebeteiligung) Stoffe werden entgegen Konzentrationsgefälle transportiert -> Energie ist notwendig Primär aktiv Sekundär aktiv Baut auf Ionentransport entgegen Nutzt Konzentrationsgefälle Konzentrationsgefälle vom primären Transport Damit kann eine andere Substanz gegen ihren Gradienten transportiert werden Modellvorstellungen Overton 1895 Biomembran besteht aus Lipiden Langmuir 1917 Phospholipid-Doppelschicht Hydrophil/polar Phospholipid-Einzelschicht Lipophil/unpolar Gorter & Grendel 1925 Phospholipid-Einzelschicht -> Phospholipid-Doppelschicht ➔ Bilayer-Modell Hoher Proteinanteil nicht berücksichtigt Danielli & Davson 1950er Bilayer-Modell → Sandwich-Modell starre Proteinschicht - Zahlreiche Eigenschaften von Membranproteinen nicht erklärbar Singer & Nicolsen 1972 Sandwich-Modell →Flüssig Mosaik Modell Hydro- und lipophile Eigenschaften Frye & Edidin 1972 Erweiterung: Beweglichkeit von Membranproteinen innerhalb der Membran Modell bis heute möglich Interaktion zwischen Protein-Molekülen -> keine ungehinderte Beweglichkeit  Diffusion und Osmose Diffusion: Konzentrationsausgleich zwischen zwei Stoffen innerhalb eines Raums. Osmose: Konzentrationsausgleich zwischen zwei Stoffen, durch eine semipermeable Membran Einseitig gerichtete Diffusion Z.B. vom Zellplasma in die Vakuole Hypoton+ Hyperton= Isoton/ isotonisch Weniger konzentriert hoch konzentriert ausgeglichen Hypoton Wasser dringt in die Zellen ein Hyperton Die Zellen platzen auf, da diese zu voll sind Osmotischer Druck : Maß für die Intensität, mit der eine konzentrierte Lösung durch eine semipermeable Membran hindurch Moleküle des Lösungsmittels auflösen kann( In Pascal) Tugordruck: Druck, den der Zellsaft gegen die Zellwand ausübt (Innendruck der Zelle) Wanddruck: Druck, den die Zellwand dem Tugordruck entgegensetzt Saugspannung: Maß für das Wasseraufnahmevermögen einer Zelle Plasmolyse: - Plasma und Zellmembran lösen sich von der ZW ab - Vakuole verkleinert sich - Starre ZW behält ihre Form bei - -> Hohlräume entstehen Deplasmolyse: - gibt man zu plasmolysierten Zellen destilliertes H2O hinzu kommt es zur Ausdehnung der Vakuole und es umgebenden Plasmas - Plasmaschicht wird gegen ZW gedrückt - ZW verhindert die weitere Ausdehnung Osmometer Wilhelm Pfeffer (1845-1929) entwickelte ein Osmometer (Pfeffersche Zelle) Osmotischer Druck Steigrohr Hypertonische Lösung (20% Salz/ 80% H2O) Tongefäß Semipermeable Membran Hypotonische Lsg (100% Wasser) Aufgrund der semipermeablen Membran kann nur ein Konzentrationsausgleich hinsichtlich der H2O- Moleküle erfolgen → Eindringen in die Salzlsg -> in Pascal messbar → Druck entsteht-> osmotischer Druck  Zellkern (Nucleus) Kernhülle Zellkern: Steuerzentrale einer Zelle Nucleolus: Steuerzentrale des ZK Kernporen: kontrollieren Stoffaustausch Kerndoppelmembran: Schutz der genetischen Infos Kernplasma: Stoffwechselprozesse Chromatin: (Über-)Träger der gen. Information 95% DNA, 5% RNA Vakuole Bildung Bei Zellvergrößerung treten im Plasma Hohlräume auf -> sind mit Zellsaft gefüllt Cytoplasma vermehrt sich nur unwesentlich -> kleine Vakuolen vergrößern sich zwangsläufig und fließen ineinander Ausbildung von Plasmaschichten, später von Plasmafäden durchzogenen Saftraumes Zellsaft vermehrt sich Plasma kann sich mit Zellorganellen an ZW zurückziehen und eine große Vakuole umschließen  Zellsaft Wässrige Lsg. Zahlreicher organischer und anorganischer Stoffe bei spezialisierten Zellen herrscht bestimmter Stoff vor Z.B. Vakuolen von Blütenblättern oft Farbstoff 2 Stoffgruppen: Reservestoffe: Werden vorrübergehend aus den Stoffwechsel der Zelle herausgenommen und bei Bedarf zurückgeführt Z.B in Früchten Glucose, Fructose Stoffwechselprodukte Werden nicht mehr von der Pflanze benötigt (innere Exkremente) → könnten giftig für die Pflanze werden, wären sie nicht vom Cytoplasma getrennt Z.B Mitosegift Colchicin -> dient als Frostschutz Beispiele für Stoffe im Zellsaft: Farbstoffe Gerbstoffe Glykoside Alkaloide (Giftstoffe) Säuren und Salze  Endoplasmatisches Retikulum (ER) Aufbau: Besteht aus unzähligen Membranschläuchen7Röhren, Bläschen und Hohlräumen -> Zisternen (membranumschlossene Hohlräume) Unterscheidung in rauen und glatten ER Membranzwischenraum Kernhülle ER-Lumen ER-Zisternen Funktion Synthese von Stoffen Verarbeitung (Stoffumwandlung) von Stoffen Transport von Stoffen im interzellulärem Raum Kohlenhydrat- und Calciumspeicher Entgiftung  Golgi-Apparat (Dictyosomen+ Golgi-Vesikel) Aufbau Bestehen aus mehreren Membranstapel -> Dictyosomen-> Gesamtheit= Golgi- Apparat Besteht aus mehreren Golgi-Zisternen → an den Rändern oft durchbrochen und schnüren Bläschen ab -> Golgi-Vesikel Transportvesikel vom ER Zisternen Funktion Verpackung und Weitertransport von Stoffen Bei tierischen Zellen -> Bildung von Glykoproteinen Bei pfl. Zellen -> Bildung von Zellmembran und Zellwand Cytoplasma (Zellsaft) Cytoplasma ist der Inhalt der Zelle Besteht aus drei Bestandteilen: Cytoskelett, Cytosol (Zellflüssigkeit), Darin liegende Zellorganellen Funktion Hauptaufgabe ist der Transport von Stoffen Sorgt für mechanische Festigkeit der Zelle und hält die Zellorganellen an ihrem Platz Zusammensetzung Wasser 80-85% DNA 0,4% Proteine 10-15% RNA 0,7% Lipide 2-4% Kleine org. Moleküle 0,4% Anorg. Moleküle und Ionen 1,5% Polysaccharide 0,1-1,5%  Ribosomen sind Bestandteile des rauen ER, aber es gibt auch freiliegende Ribosomen ca. 20 Mikrometer, zweiteilig (große und kleine Untereinheit) oft als spiralförmige Kette (Polyribosomen) bestehen aus Ribonukleinsäuren und Proteinen Magnesium ist ein Bestandteil der Ribosomen Ribosomen der Bakterien Ribosomen der Eukaryoten -kleiner und leichter 70s 80s Sedimentationsgeschwindigkeit Funktion Ort der Proteinbiosynthese(PBS) Zellen mit hoher PBS, haben viele Ribosomen Zellwand Mittellamell e Primärwand Sekundärwand Tertiärwand Plasmamembra n Zellplasma Tonoplast Vakuole Funktion Schutz Abgrenzung  Stabilität Stoffliche Zusammensetzung Polysaccharide: Cellulose (Hauptbestandteil), Pektine, Hemicellulose Proteine Bildung der ZW 1) Äquatorialebene sammeln sich Vesikel und Pektine -> dünne Haut -> Mittellamelle (wird von beiden benachbarten Zellen genutzt) 2) von beiden benachbarten Zellen wird Material angelagert -> Primärwand (Mikro Fibrillen verstreut angeordnet) Streuungstextur - dehnbar für Wachstum-> Wandverdickung 3) bei endgültiger Größe der Zelle -> Bildung der Sekundärwand (Cellulosefasern parallel angeordnet) → Parallelstruktur Einlagerung von: Lignin (Holzstoff), Suberin (Kork), Cutin (Wachs) 4) Entstehung der Tertiärwand Plastide Enthalten Farbstoffe keine Farbstoffe Fotosynthetisch aktiv fotos. Inaktiv fotos. Inaktiv Chloroplasten Chromoplasten Leukoplasten Amyloplasten Elaioplaste Proteinoplasten Sind umwandelbar  Chloroplasten Die 4-8 Mikrometer großen Chloroplasten sind der Ort der Fotosynthese 70s Ribosom Innere Plastiden-Membran Äußere Plastiden-Membran Lipidtröpfchen Mitochondrien Funktion Energieproduktion Calciumspeicher Teilhabe an der Vererbung Bereitstellen von ihren getrennten Räumen für chem. Prozesse Zellatmung  Vom Einzeller zum Vielzeller Einzeller Kolonie Vielzeller Merkmale Alle Mehrere Zellen sind Verschiedene Zellen Lebensfunktionen durch Gallerte bilden Gewebe sind durch eine verbunden -Differenzierung Zeller erfüllt Vorteil: Schutz gg -Arbeitsteilung Fressfeinde, -eine Zelle allein ist Stoffwechsel nicht überlebensfähig Beispiele -Amöbe -Pandorina -Schwamm -Pantoffeltierchen -Volvox -Flussalge Höherentwicklung Endosymbiontentheorie Bei einer Endosymbiose lebt ein Organismus dauerhaft in einem anderen Organismus, zum gegenseitigen Nutzen → bezieht sich auf Mitochondrien und Plastide Phagozytose Eine große Urzelle „Verschluckt“ kleinere, alleinstehende Verbinden sich miteinander Werden zu einem Organismus Bildet Grundlage für Zellen und komplexe Organismen „Mitochondrien und Chloroplasten sind aus eigenständigen Zellen entstanden“ Mitochondrien= alpha-Proteobakterium Chloroplasten= Cyanobakterium Beweise: - Haben zwei Membranen - Eigene DNA - Man findet Teile der Urzelle - Vermehren sich selbstständig Die Endosymbiontentheorie besagt, dass eukaryotische Zellen aus einer Urzelle entstanden ist, prokaryotische Zellen in sich aufgenommen hat  Unter Zelldifferenzierung versteht man einen Entwicklungsprozess, aus ursprünglichen gleichen, unspezialisierten Zellen strukturell und funktionell unterschiedliche Zellen entstehen Chlamydomonas Euglena -tierische und pflanzliche Merkmale -heterotrophe Ernährungsweise, keine ZW, Geißel -Chloroplasten, pulsierende Vakuole, autotrophe Ernährungsweise Volvox Geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung  Zelltypen Eukaryoten Prokaryot Vergleich Zellstrukturen Bakterienzelle Pflanzenzelle Tierzelle Zellkern Freiliegende DNA Ja Ja Zellwand Ja (aus Murein) Ja (aus Cellulose) Nein Zellmembran Ja Ja Ja (durch Mikrovilli vergrößert) Kapsel (Schleimschicht)Ja Nein Nein Mitochondrien Nein Ja Ja Photosyntheseapperat Nein (außer Ja (Chloroplasten) Nein Cyanobakterien) ER Nein Ja Ja Golgi-Apparat Nein Ja Ja Vakuolen Nein Ja Nein Lysosomen Nein Ja Ja Ribsosomen Ja 70s Ja 80s Ja 80s Zellteilung Einfache Zellteilung Zellteilung mit Ja durch Abschnürung Spindelapparat Zellkompartimentierung nein ja ja Kompartimentierung Kompartiment Funktion Zellkern -Träger der Erbinformation -Transkription -Steuerzentrale -Verdopplung der DNA Mitochondrium -Zellatmung -(Energiegewinnung) -Fettstoffwechsel -Harnstoffsynthese Plastide -Fotosynthese -Stärkespeicherung ER -Lipidsynthese -Synthese von Proteinen -Transportprozesse Golgi-Apparat -Verpackung und Transport von Stoffen Lytisches Kompartiment -Vakuole: Speichung + Abbau von Stoffen -Lysosomen: Speicherorte Cytoplasma -Intrazelluläre Bewegung -Stoffwechselprozesse  Tierische Gewebe Deckgewebe (Epithel) Lückenloser Zellverband überzieht äußere Oberfläche (auch innere Körperhöhlungen z.B. Atemwege) Ausmündende Drüsen auf Oberflächen, leiten sich vom Deckgewebe ab Drüsenzellen geben Sekrete ab (z.B. Schweiß) -> haben unterschiedliche Aufgaben Haut von Wirbeltieren oft vielschichtig Obere Schichten können absterben -> werden durch Zellneubildung ersetzt (aus tiefliegenden Keimschichten) Binde- und Stützgewebe Zellen sind durch Zwischenzellsubstanz getrennt -> ist von Bindegewebsfasern durchzogen und verleiht Gewebe Festigkeit Lockeres Bindegewebe: liegt unter Haut; zwischen Muskel und Organen Straffes Bindegewebe: bildet zugfeste Sehnen und Bänder Fettgewebe: Form des Bindegewebes Knorpel: Zellen ohne Verbindung untereinander in elastisch, festen Grundsubstanz einzeln oder in kleinen Gruppen angeordnet Knochen: durch feine Fortsätze sind Zellen verbunden; Grundsubstanz durch Einlagerung anorg. Salze (meist Calciumsalze)verhärtet Blut als flüssige Form des Bindegewebes Muskelgewebe Langgestreckte Zellen -> Muskelfasern Längs verlaufende kontraktile Fibrillen im ZP lassen Muskelgewebe zusammenziehen Glatte Muskulatur: aus spindelförmigen, einkernigen Zellen -> langsame Kontraktion; in z.B. Darmkanal Quer gestreifte Muskulatur: lange, vielkernige Fasern -> bilden Skelettmuskulatur- dient zur Nährstoffaufnahme Leitgewebe Zum Stofftransport Gefäße dienen Wassertransport Siebröhren dienen Transport anorg. Stoffe Wasserleitungsbahnen haben keinen plasmatischen Inhalt mehr Festigkeitsgewebe Zellen mit verdickten Wäldern dienen Festigung Meist langgestreckt & zu Bündeln zusammengefasst Erhöht Biegungs- Und Zugfestigkeit Grundgewebe Leit- und Festigungswebe darin eingebaut Aus nicht spezialisierten Zellen Im Blatt bildet es Assimilationsgewebe Im Stängel bildet es Markgewebe und Rindengewebe  Wassertransport in Pflanzen Wurzelspitze Wurzelrinde/Rindenzelle Wurzelhaarzone Streckungszone Wurzelhaarzelle Aufnahme des Wasser beruht auf Osmose Aufnahme durch halbdurchlässige Zellmembran, hervorgerufen durch Konzentrationsunterschiede von Zellsaft und Bodenwasser an Wassermolekülen, Eigenbewegung der Wassermoleküle Nährstoffe gelangen ins Innere Gelangt ins Xylem Leitbündel Gefäßteil (Xylem) Siebteil (Phloem)  Sprossachsenquerschnitt Erfolgt hauptsächlich über das Xylem Aufgenommene Wasser aufgrund von Adhäsion und Kohäsion noch oben gezogen Weiteraufstieg in Stamm Blattquerschnitt Druck (der in den Wurzeln entsteht unterstützt Wassertransport Dieser Druck (zsm mit Kapillar- und Adhäsionskräften) sorgt Interzellulare für Kontinueierlichen Fluss von Wasser von den Wurzeln über Sprossachse zu dden Blättern der Pflanze Obere Epidermis Schutz, Abschluss Palisadengewebe Fotosynthese/ autotrophe Assimilation Leitbündel Stofftransport (H2O,Salze/org. Stoffe) Schwammgewebe Fotosynthese (Aufbau org. Stoffe aus anorg.) Untere Epidermis Schutz, Abschluss Spaltöffnungen Gasaustausch, Wasserdampfabgabe Interzellulare Gastransport Kutikula Verdunstungsschutz Weg des Wassers 1) Aus dem Boden in die Wurzelhaarzelle →Osmose 2) Innerhalb der Wurzelhaarzelle → Diffusion 3) Von Zelle zu Zelle in der Rinde → Osmose 4) Innerhalb der Rindenzelle → Diffusion 5) Von der Rindenzelle in den Zentralzylinder und bis zu den Leitbündeln → Osmose Transpiration: ist die Verdunstung von Wasser über Stomata oder die Kutikula der Pflanze Stomatäre Transpiration Cuticuläre Transpiration Adhäsion: bezieht sich auf die Anziehungskraft zwischen Molekülen unterschiedlicher Substanzen, die dazu führt, dass sie sich an Oberflächen anderer Materialien haften Kohäsion: bezieht sich auf die Anziehungskraft zwischen Molekülen derselben Substanz, die sie zusammenhält Kapillarkräfte: beziehen sich auf die Fähigkeit von Wasser, in engen Röhren oder Kapillaren entgegen der Schwerkraft zu steigen  Inhaltsstoffe der Zellen Pflanzliche Zellen Inhaltsstoffe Tierische Zellen 73% Wasser 59% 4% Eiweiße 19% 17% Kohlenhydrate 6% 2% Lipide 11% 4% Nucleinsäuren/salze 5% Kohlenhydrate Name Formel Bedeutung/Vorkommen Glucose (Aldose) C6H12O6 -in kohlenhydratreicher Nahrung z.B Obst, Getreide Monosaccharose -im menschlichen Stoffwechsel (Im Blut) -Energielieferant -Fotosyntheseprodukt Fructose C6H12O6 -in Früchten und Honig -als Zuckeraustauschstoff für Diabetiker Ribose C5H10O5 -Bestandteil der RNA Desoxyribose C5H10O4 -Bestandteil der DNA Saccharose In vielen Pflanzen -> in Früchten und Pflanzensäften Transport der KH Süßungs-, Konservierungsmittel Maltose Entsteht beim Abbau von Polysacchariden (besonders Stärke) Energielieferant Verdauungshilfe In Bier, Pasta, Kartoffeln, etc. Stärke Besteht aus Amylose und Amylopektin In Instantsoßen, Puddings Wichtigstes KH für menschliche Ernährung In Weizen, Mais, Kartoffeln etc. Glykogen Grundbaustein ist Maltose Aufbau wie Amylopektin nur stärker verzweigt In Leber, Muskeln, Nieren, Gehirn, Vagina, etc. In Nudeln, Vollkornprodukten, Reis Als KH-Speicher, Reservestoff Cellulose Hauptbestandteil in ZW In Bekleidungsindustrie, Baustoffindustrie Nahrungsgrundlage der Pflanzenfresser, Ballaststoff Fette (Lipide) Chem. Recht uneinheitliche Gruppe von Makromolekülen Gemeinsame Merkmale: - kaum bis gar nicht wasserlöslich - gut in fettähnlichen Stoffen löslich Fette Energiespeicher Beim Abbau wird mehr Enrgie frei, als bei KH und Eiweißstoffen Einige Pflanzen besitzen ölähnliche Samen als Speicherorgan Fettgewebe als Polster Isoliert als Unterhautfettgewebe Phospholipide Besitzen zwei Fettsäurereste -> mit Fetten verwandt Kopf: hydrophil Schwanz: lipophil Hauptbestandteile der Membran Steroide Besitzen Kohlenstoffgerüst Z.B Cholesterin Bestandteil in Membran von Tierzellen Für Synthese anderer Steroide Entstehung von Sexualhormon von Wirbeltieren aus Cholesterin Wasser Eigenschaften Lebensraum Hauptbestandteil aller Lebewesen Lösungsmittel Transportmittel Stützfunktion in bspw. Blättern An Thermoregulation beteiligt Hohe Siede- und Schmelztemperatur Geringe Dichte Oberflächenspannung Proteine Peptide Entstehen durch Kondensation von L-Aminosäuren Di-, Tri-, bis Polypeptid AS-Bausteine durch Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindung verbunden Wird als Peptidgruppe/Peptidbindung bezeichnet Partielle Doppelbindungscharakter zwischen C- und N-Atome H-, und O-atom eben angeordnet N-Atom verliert sein freies Elektronenpaar-> Protonendenator O-Atom Protonenakzeptor Veränderungen am N-Atom, wirkt sich auf Ausbildung zwischenmolekularer Kräfte aus Aminosäuren Schrittweise Verknüpfung der AS-Bausteine führt über Polypeptide zu makromolekularen Proteinen Kettenförmige Polypeptid-Proteinmoleküle können vernetzt sein -> wenn Cysteinreste vorhanden sind → Ausbildung von Disulfidbrücken -S-S- Aufbau Primärstruktur Reihenfolge und Anzahl der L-Aminosäurebausteine in Molekülen von Polypeptiden und Proteine AS über Polypeptidketten miteinander verbunden --> keine räumliche Form/ Struktur Sekundärstruktur Polypeptidketten falten/ drehen sich zu einer weiteren Strukturebene auf Alpha-Helix Beta-Faltblatt Wenn sich lange Bei kurzen Seitenketten Seitenketten ausbilden Werden durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten Tertiärstruktur Polypeptidkette weiter zu unregelmäßiger räumliche Struktur verdreht Weitere chem. Bindungen stabilisieren zwischen diesen z.B zwischen Resten zweier Cystein-Aminosäuren werden Elektronenbindungen ausgebildet Quartärstruktur Proteine bestehen aus zwei oder mehrere Polypeptidketten Gesamtstruktur, besteht aus mehreren Untereinheiten Mehrere Proteinmoleküle bilden funktionelle Einheit -> Durch intermolekulare Anziehungskräfte zwischen AS-Resten stabilisiert Wirkende Anziehungskräfte zwischen Aminosäureresten Disulfidbrücken (Atombindungen) Van-der-Waals-Kräfte Ionenbindungen (elektrostatische Anziehungskräfte) Wasserstoffbrückenbindungen  Experimente Aus was besteht die Biomembran? Hypothesen Besteht aus Fett oder fettartigen Stoffen (lipophil) Besteht aus Proteinen (hydrophil) Besteht aus Fett und Proteinen Material: Rotkohlblätter, Eiklar, Essigsäurelösung, Speiseöl, Spülmittel verdünnt mit Wasser 1:1, Wasser, 9 Reagenzgläser Durchführung: 3 gleich große Rotkohlstücke (ca.1x5cm) werden in möglichst schmale Streifen geschnitten und jeweils in Wasser ca. 1 Minute geschüttelt (wässern), um Farbstoffreste der Schnittflächen zu entfernen: Rotkohl 1, Rotkohl 2, Rotkohl 3 Man füllt 9 Reagenzgläser gemäß Tabelle (Wasser, Spülmittellösung, Essigsäure, Eiklar, jeweils ca. 4 mL, Öl ca. 1mL) Ergebnis des Experiments Mikroskopischer RG Inhalt Beobachtung Befund Rotkohl Vakuolensaft nicht (1) Wasser + Rotkohl 1 Flüssigkeit bleibt farblos ausgetreten Vakuolensaft (2) Spülmittel + Rotkohl 2 Lilafärbung der Flüssigkeit ausgetreten (3) Wasser + Öl Schichten bleiben getrennt (4) Eiklar + Essigsäure Eiklar bleibt weiß und denaturiert Vakuolensaft (5) Essigsäure + Rotkohl 3 Flüssigkeit färbt sich magenta ausgetreten Öl+Spüli vermischen sich und setzen sich oben ab. Wasser wird (6) Wasser + Öl + Spülmittel trüb, unter der Ö-S-Mischung. Öl und Wasser vermischen sich aufgrund des Spülis leicht (7) Eiklar + Wasser Eiklar setzt sich ab  (8) Öl + Essigsäure Öl setzt sich oben ab Eiklar setzt sich unten ab, leichte (9) Eiklar + Spülmittel Schlieren Spüli spaltet das Fett Säuren denaturieren Proteine. Proteine werden dadurch unlöslich in Wasser, sie flocken aus. Fazit: Biomembranen enthalten Fette und Proteine Nährstoffnachweis 1) Stärke Iod-Kaliumiodid wird auf Substanz geträufelt → bei Stärke kommt es zu dunkler Färbung (schwarz, violett, blau) 2) Glucose/ Fructose Gemisch aus Fehling 1+ Fehling 2 (1:1) zu Substanz im Wasser geben Erhitzung dieses Gemisches → Ziegelroter Niederschlag des reduzierten Zuckers (Glucose/ Fructose) (braun, rot, orange) 3) Fette Zu untersuchender Stoff aus Filterpapier geben (Evtl. einreiben) Trocknen lassen → wenn Fett vorhanden ist, bleibt durchscheinender Fleck zurück 4) Eiweiße a) Wärmereaktion Zu untersuchender Stoff erhitzen (>60°) → Eiweiß denaturiert (wird fest) ( auch bei Säuren, Alkohole, Schwermetall-Ionen,…) b) Biuret-Reaktion Lösen des Feststoffs Zugabe 10% Natronlauge (NaOH-Lsg) Zugabe Kupfer(2)-sulfatlösung Schwach erhitzen → rot-violette Färbung c) Xanthoprotein-Reaktion Zu untersuchenden Stoff konzentrierte Salpetersäure hinzugeben → Gelbfärbung 5) CO2-Nachweis Kalkwasser/ Bariumhydroxid herstellen Das zu untersuchende Gas einführen → Kalkwasser färbt sich milchig trüb