Eine Skizze der Membran
AFB I–IIIm Biologiebuch zeigt eine Abbildung einen Membranausschnitt: eine Doppelreihe aus Kugeln mit je zwei Schwänzen, zwei große Proteine, die die Doppelreihe durchspannen, ein kleines Protein, das innen aufliegt, und verzweigte Ketten, die nur auf der Oberseite an Proteine und Lipide gebunden sind.
- Beschreibe den Bau der Biomembran nach dem Fluid-Mosaik-Modell.
- Ordne die vier Bestandteile der Abbildung den Fachbegriffen zu.
- Erkläre den Begriff „fluid“ in diesem Modell.
- Begründe, warum die verzweigten Ketten nur auf einer Seite liegen.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Grundsubstanz ist eine flüssige Lipiddoppelschicht aus Phospholipiden (Köpfe außen, Schwänze innen). Integrale Proteine durchspannen sie, periphere liegen auf. Außen tragen Proteine und Lipide Kohlenhydratketten (Glykokalyx); dazwischen liegt Cholesterin.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Kugeln mit zwei Schwänzen: Phospholipide; durchspannende Proteine: integrale Proteine; aufliegendes Protein: peripheres Protein; verzweigte Ketten: Glykokalyx (Kohlenhydratketten von Glykoproteinen/Glykolipiden).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Lipide und viele Proteine sind nicht fest verankert, sondern bewegen sich seitlich in ihrer Schicht. Die Membran verhält sich wie eine zähe Flüssigkeit.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Kohlenhydratketten dienen der Erkennung durch andere Zellen und Stoffe; das geschieht außen. Da Lipide kaum von einer Schicht in die andere wechseln, bleibt die Asymmetrie erhalten.
Membranen im Winter
AFB II–IIIBei Hefen, die bei 10 °C bzw. 30 °C gezüchtet wurden, bestimmte man den Anteil ungesättigter Fettsäuren in den Membranlipiden.
| Zuchttemperatur | 10 °C | 30 °C |
|---|---|---|
| Anteil ungesättigter Fettsäuren | 71 % | 46 % |
- Beschreibe das Ergebnis.
- Deute das Ergebnis mithilfe des Fluid-Mosaik-Modells.
- Plane einen Versuch, der zeigt, dass die Membranfluidität von der Temperatur abhängt.
- Beurteile die Aussage: „Die Hefe verändert ihre Membran, weil sie friert.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Bei 10 °C enthalten die Membranlipide mit 71 % deutlich mehr ungesättigte Fettsäuren als bei 30 °C (46 %).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Doppelbindungen knicken die Ketten, sie packen sich weniger dicht; die Membran bleibt auch bei Kälte fluide. So bleiben die Beweglichkeit der Proteine und damit Transport und Erkennung erhalten.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Z. B. FRAP an Zellen bei 10 °C und 37 °C, sonst gleiche Bedingungen (gleicher Zelltyp, gleiche Markierung, gleiche Fleckgröße); gemessen wird die Zeit, bis die Fluoreszenz zur Hälfte zurückkehrt. Erwartung: bei 37 °C schneller.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Aussage ist vermenschlichend: Die Hefe „friert“ nicht und handelt nicht mit Absicht. Richtig ist: Bei niedriger Temperatur werden Enzyme aktiv, die mehr Doppelbindungen erzeugen — eine Regulation, die die Fluidität erhält.