Bio Leistungsfach Klausur NR.2
1.6. Modelle im naturwissenschaftlichen Unterricht
Definition: Modell
Jedes naturwissenschaftliche Modell stellt ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit dar. Es versucht
Beobachtungen und Sachverhalte zu erklären. Modelle sind keine Kopien (-> Fotos sind keine Modelle).
Funktion/ Bedeutung: Erklärung, mithilfe von Modellen, trägt zum besseren Verständnis bei, d.h. sie
stellen komplexe Strukturen, Prozesse oder Probleme möglichst anschaulich dar. Erklären diese und
tragen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse bei.
Modellbildung/ Modellentwicklung:
↔ Phänomen
↓ ↓
Vergleich mit Original-Dateien Fragestellung
↑ ↓
↔ Modell (hypothetisch)
↓ ↓ ↓
Vorläufig erweitertes neues
Bewährtes Modell Modell
Modell
Neue Befinde machen es nötig, das vollständig bewährte Modell weiter zu entwickeln oder sogar durch
ein neues zu ersetzen.
Einteilung: 2D ↔ 3D
Denkmodell ↔ Anschauungsmodell
Funktionsmodell ↔ Strukturmodell
1.7.Bau der Biomembran
- Nicht alle Membranen sind gleich aufgebaut
- Membranproteine sind teils nur wenig wasserlöslich und amphipatisch, genau wie
Lipidmoleküle
Fluid-Mosaik-Modell (1972)
Singer und Nicolson : Die Biomembran ist ca. 8mm dünn und besteht aus einer flüssigen
Phopholipid-Doppelschicht, sowie aus auf- und eingelagerten Proteinen (Mosaic).Diese ragen nur
mit ihren hydrophilen Bereichen ins wässrige Milleu hinein. Die lipophilen Molekülbereiche befinden
sich innerhalb der Lipid-Doppelschicht. Es handelt sich um eine dynamische Struktur(fluid), in der
sich sowohl die Proteine als auch die Phospholipide seitlich/seitwärts/horizontal bewegen können.
15
, Manche Proteine oder Phospholipide haben Kohlenhydratersatz (Glyco) an der Außenseite für
Transportvorgänge gebunden.
➔ Biologisches Prinzip: Struktur und Funktion
Glycoprotein Glycolipid
Außen
Cholisterin Phospholipid-doppelschicht
Innen Phospholipid
(Cytoplasma) integrales
Protein peripheres
Protein
Das aktuell gültige Modell zum Bau der Biomembran
Fluid – mosaic – Modell
Glcolipid (Kopf+Füße)
außen
Phospholipid Phospholipid - Doppelschicht
innen peripheres integrales Protein (außen: hydrophil, innen: hydrophob)
Protein Cholesterin
Der hydrophobe Kernbereich der Membran stellt eine wirkungsvolle Schranke für Wasser und alle
unpolaren Moleküle dar.
➔ -> Polar damit Wasser durchschwimmen könnte durch Aquaporine z.B
unpolar
Aufbau:
Biomembranen bestehen aus Phospholipid-Molekülen.
Phospholipid-doppelschicht = Biomembran = aus zwei Einzelschichten
Funktion des Cholesterins:
- Kontrolle der Membranstabilität
- Vor allem Fluidität
- (Produktion von Gallensäure: Fettverdauung)
- (Bildung von Vitamin D + Hormone)
Struktur der Phospholipid-Moleküle
Phospholipide sind amphiphil, d.h sie besitzen 2 funktionelle Moleküle, einen polaren und
unpolaren Bereich, die die chemischen Eigenschaften maßgeblich beeinflussen.
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, Schematisch symbolisch
Cholin
Polarer Kopf (hydrophil, lipophob)
Phosphat
ahatat
Glycerin
F
F
Unpolarer Schwanz (hydrophob, lipophil)
e
t e
t
s 2
ä
u
r
e
1
1
1
1
1
1
Anordnung im Wasser
„Einzelschicht“
1. Mizelle
2. Liposom
„Doppelschicht
1.8. Funktionen der Biomembran
1. Kompartimentierung
- Äußere Begrenzung
- Trennung des Zellinneren in verschiedene Reaktionsräume
Biologisches Prinzip: Zelluläre Organisation
2. Zell-Zell-Erkennung
Kohlenhydratketten an der Zelloberfläche vermitteln die spezifische Erkennung zwischen
Zellen und ermöglichen so das Zusammentreten von einzelnen Zellen zu Geweben.
Biologisches Prinzip: Information und Kommunikation
3. Kommunikation und Signalübertragung
Durch Bindung eines Signalmoleküls (z.B. eines Hormons) kann ein Membranprotein
(Rezeptor) ein extrazelluläres in ein intrazelluläres Signal umwandeln
Biologisches Prinzip: Spezifische Molekülinteraktion
+ Enzymaktivität
+ Zellverbindung
+ Verankerung an Cytoskelett
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1.6. Modelle im naturwissenschaftlichen Unterricht
Definition: Modell
Jedes naturwissenschaftliche Modell stellt ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit dar. Es versucht
Beobachtungen und Sachverhalte zu erklären. Modelle sind keine Kopien (-> Fotos sind keine Modelle).
Funktion/ Bedeutung: Erklärung, mithilfe von Modellen, trägt zum besseren Verständnis bei, d.h. sie
stellen komplexe Strukturen, Prozesse oder Probleme möglichst anschaulich dar. Erklären diese und
tragen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse bei.
Modellbildung/ Modellentwicklung:
↔ Phänomen
↓ ↓
Vergleich mit Original-Dateien Fragestellung
↑ ↓
↔ Modell (hypothetisch)
↓ ↓ ↓
Vorläufig erweitertes neues
Bewährtes Modell Modell
Modell
Neue Befinde machen es nötig, das vollständig bewährte Modell weiter zu entwickeln oder sogar durch
ein neues zu ersetzen.
Einteilung: 2D ↔ 3D
Denkmodell ↔ Anschauungsmodell
Funktionsmodell ↔ Strukturmodell
1.7.Bau der Biomembran
- Nicht alle Membranen sind gleich aufgebaut
- Membranproteine sind teils nur wenig wasserlöslich und amphipatisch, genau wie
Lipidmoleküle
Fluid-Mosaik-Modell (1972)
Singer und Nicolson : Die Biomembran ist ca. 8mm dünn und besteht aus einer flüssigen
Phopholipid-Doppelschicht, sowie aus auf- und eingelagerten Proteinen (Mosaic).Diese ragen nur
mit ihren hydrophilen Bereichen ins wässrige Milleu hinein. Die lipophilen Molekülbereiche befinden
sich innerhalb der Lipid-Doppelschicht. Es handelt sich um eine dynamische Struktur(fluid), in der
sich sowohl die Proteine als auch die Phospholipide seitlich/seitwärts/horizontal bewegen können.
15
, Manche Proteine oder Phospholipide haben Kohlenhydratersatz (Glyco) an der Außenseite für
Transportvorgänge gebunden.
➔ Biologisches Prinzip: Struktur und Funktion
Glycoprotein Glycolipid
Außen
Cholisterin Phospholipid-doppelschicht
Innen Phospholipid
(Cytoplasma) integrales
Protein peripheres
Protein
Das aktuell gültige Modell zum Bau der Biomembran
Fluid – mosaic – Modell
Glcolipid (Kopf+Füße)
außen
Phospholipid Phospholipid - Doppelschicht
innen peripheres integrales Protein (außen: hydrophil, innen: hydrophob)
Protein Cholesterin
Der hydrophobe Kernbereich der Membran stellt eine wirkungsvolle Schranke für Wasser und alle
unpolaren Moleküle dar.
➔ -> Polar damit Wasser durchschwimmen könnte durch Aquaporine z.B
unpolar
Aufbau:
Biomembranen bestehen aus Phospholipid-Molekülen.
Phospholipid-doppelschicht = Biomembran = aus zwei Einzelschichten
Funktion des Cholesterins:
- Kontrolle der Membranstabilität
- Vor allem Fluidität
- (Produktion von Gallensäure: Fettverdauung)
- (Bildung von Vitamin D + Hormone)
Struktur der Phospholipid-Moleküle
Phospholipide sind amphiphil, d.h sie besitzen 2 funktionelle Moleküle, einen polaren und
unpolaren Bereich, die die chemischen Eigenschaften maßgeblich beeinflussen.
16
, Schematisch symbolisch
Cholin
Polarer Kopf (hydrophil, lipophob)
Phosphat
ahatat
Glycerin
F
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Unpolarer Schwanz (hydrophob, lipophil)
e
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Anordnung im Wasser
„Einzelschicht“
1. Mizelle
2. Liposom
„Doppelschicht
1.8. Funktionen der Biomembran
1. Kompartimentierung
- Äußere Begrenzung
- Trennung des Zellinneren in verschiedene Reaktionsräume
Biologisches Prinzip: Zelluläre Organisation
2. Zell-Zell-Erkennung
Kohlenhydratketten an der Zelloberfläche vermitteln die spezifische Erkennung zwischen
Zellen und ermöglichen so das Zusammentreten von einzelnen Zellen zu Geweben.
Biologisches Prinzip: Information und Kommunikation
3. Kommunikation und Signalübertragung
Durch Bindung eines Signalmoleküls (z.B. eines Hormons) kann ein Membranprotein
(Rezeptor) ein extrazelluläres in ein intrazelluläres Signal umwandeln
Biologisches Prinzip: Spezifische Molekülinteraktion
+ Enzymaktivität
+ Zellverbindung
+ Verankerung an Cytoskelett
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