Biomembranen sind wichtige Zellstrukturen und ermöglichen u. a. zelluläre Transportprozesse.

Beschreibe den Aufbau und die Eigenschaften einer Biomembran auf Grundlage des „Flüssig-Mosaik-Modells“.

Brom ist als Ultraspurenelement in Form von Bromid-Ionen an Stoffwechselreaktionen beteiligt.

Erkläre den Transport von Bromid-Ionen durch Biomembranen unter Verwendung der Transportmodelle in Material 1.

Erläutere anhand eines beschrifteten Schemas den Teilprozess der Zellatmung, der den wesentlichen Anteil von ATP für die Zelle liefert.

Beschreiben des Aufbaus:

• Phospholipide als Bausteine, die sich in einer Doppellipidschicht anordnen

• die hydrophilen Enden der Lipidmoleküle schirmen die lipophilen Enden vom wässrigen Milieu in der Zelle ab

• die Lipidmoleküle sind beweglich

• dazwischen sind mosaikartig Proteine, als integrale, halbintegrale Eiweiße eingestreut

• periphere Moleküle sitzen auf dem hydrophilen äußeren Teil

Eigenschaften: z. B.

• Semipermeabilität → die Durchlässigkeit für die Stoffe ist unterschiedlich in Abhängigkeit der Stoffeigenschaften

• Fluidität → Beweglichkeit der Moleküle

• Abgrenzung von Reaktionsräumen

Erklären der Transportmodelle

A: passiver Transport durch ein Tunnelprotein

• Bromid-Ionen diffundieren durch ein Tunnelprotein von einer Membranseite auf die andere, dabei werden sie entlang eines Konzentrationsgefälles transportiert, so lange, bis es zum Konzentrationsausgleich der Bromid-Ionen auf beiden Membranseiten kommt

• Form des passiven Transportes, weil kein Energieaufwand nötig ist

B: aktiver Transport durch ein Tunnelprotein

• Bromid-Ionen werden gegen ein Konzentrationsgefälle durch ein Tunnelprotein auf die andere Membranseite transportiert

• nur durch aktiven Transport möglich, der energieaufwendig ist

• Energie wird aus der Abspaltung einer Phosphatgruppe des ATP bereitgestellt → aus ATP wird ADP

Schema zum Prozess der Endoxidation (Atmungskette)

Erläutern:

Oxidation des Wasserstoffs des Elektronenüberträgers NADH+H⁺ entlang der Atmungskette, die in der inneren Mitochondrienmembran stattfindet. Die Elektronen und Protonen des Wasserstoffs werden getrennt. Die Protonen werden durch Ionenpumpen in den Intermembranraum gepumpt und bauen einen Protonengradienten auf. Wenn diese Protonen durch den Kanal der ATP-Synthase fließen, wird Energie frei, die zur Synthese von ATP genutzt wird. Die Elektronen werden am Ende der Atmungskette unter Bildung von Wasser auf Sauerstoff übertragen.