Seminar „Biologische Membranen“ Auszug aus: „Chemie für Mediziner und Biochemie/Molekularbiologie“ IMPP-GK-1 (Januar 2014) 20 Molekulare Zellbiologie 20.1.1 Aufbau 20.1 20.2 20.2.1 Eukaryontische Zellen Funktionen, Charakteristika (Leitenzyme) und Isolierung von Zellorganellen Membranen (s. a. GK Biol. 1.2) Membrankomponenten Membran als Lipiddoppelschicht, Bausteine Zell-Zell-Kontakte und Strukturprinzip von Glycerophospholipiden, Sphingolipiden, Glycolipiden, Cholesterol (Cholesterin); Membran-Mikrodomänen; Charakteristika von Membranproteinen (membrandurchspannende α-Helices, Poren-bildende β-barrels) 20.2.2 Bildung und Membranen Abbau von Synthese von Membranlipiden am endoplasmatischen Retikulum, asymmetrische Lipidverteilung auf die Membranblätter (Flippasen, Floppasen, Scramblase), vesikulärer Transport, Vesikelfusion (z. B. SNARE); Wirkung von Tetanus- und Botulinumtoxin; Membranfluss durch Exo- und Endozytose, Rezeptor-vermittelte Endozytose (z. B. Clathrin, Dynamin); Abbau von Membranlipiden durch Phospholipasen und lysosomale Hydrolasen; Bedeutung von Membranlipiden bei der Erzeugung von Signalmolekülen (z. B. Eicosanoide und Inositoltrisphosphate) Kompartimentierung, transmembranärer Austausch (Kanäle, Carrier, Rezeptoren), Zell-Zell-Kontakte, Stoffwechselleistungen, z. B. Cholesterolsynthese (Cholesterinsynthese) (s. a. GK Physiol. 1.3.2) 20.2.3 Funktion 11.3 Membranlipide 11.3.1 Klassifizierung, Struktur Glycerophospholipide, Lysoglycerophospholipide, Sphingolipide, Ceramid, Cholesterol (Cholesterin) 11.3.2 Eigenschaften, Reaktionen neutrale und saure Kopfgruppen, amphipathische Strukturen, Lipid-Doppelschichten und Liposomen; Hydrolysierbarkeit, Vorstufen für Signalmoleküle, Reaktionen mit reaktiven Sauerstoffspezies Lipidosen, prozesse Entzündungs- IgA-Sekretion, Biotransformation Die folgenden Fragen dienen exemplarisch zur Vorbereitung und bieten eine Möglichkeit zur Selbstkontrolle. 1. Benennen Sie die wichtigsten Zellorganellen tierischer Zellen und deren Funktionen! 2. Welches ist der grundlegende Aufbau von Phospholipiden? 3. Beschreiben Sie den Aufbau der Plasmamembran. Was sind ihre wesentlichen Lipidklassen? Wie sind sie innerhalb der Doppelschicht verteilt? 4. Welche Kräfte halten biologische Membranen hauptsächlich zusammen? 5. Welchen Einfluss haben ungesättigte Fettsäuren bzw. Cholesterin auf die Membranfluidität? 6. Welche Möglichkeiten der Verankerung von Membranproteinen gibt es? 7. Welche Strukturen erlauben den Durchtritt von Ladungsträgern durch die Plasmamembran? 8. Was genau versteht man unter einem "Carrier"? 9. Was versteht man unter "sekundär aktivem Transport"? 10. Nennen Sie zwei Typen von Biomolekülen, die durch Exocytose aus Zellen ausgeschleust werden. 11. Benennen Sie die unterschiedlichen Funktionen von Membranproteinen und beschreiben Sie, welche Eigenschaften der Proteine diesen jeweiligen Funktionen zu Grunde liegen. 12. Welche Transportsysteme sind an Aufnahme von Glucose über das Darmepithel beteiligt?