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B.Sc. Biochemie

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Membranen, Lipide, Fettsäuren

Membranen von Organismen sind aus Lipiden aufgebaut, die einen wasserlöslichen und einen wasserunlöslichen Teil besitzen. Der hydrophile Part besteht aus einer Kopfgruppe, den wasserunlöslichen Teil bilden mehrere, mit der Kopfgruppe verbundene Fettsäuren. Durch diesen amphiphilen Aufbau können sich in wässrigen Milieus Doppelschichten von Lipiden bilden, deren Kopf zur wässrigen Umgebung zeigt, während die Fettsäuren sich nach innen richten. Die Fettsäuren können gesättigt sein oder Doppelbindungen aufweisen. In letztem Fall spricht man von ungesättigten Fettsäuren. Auch die Länge der Fettsäurereste kann variieren.

Membranen sind keine starren Gebilde. Ihre Lipidzusammensetzung hat Einfluss auf ihre Fluidität.So können zum Beispiel Temperaturschwankungen ausgeglichen werden, die die Membran ansonsten erstarren lassen würden. Denn jede Membran weist eine durch ihre Lipidzusammensetzung charakteristische Übergangstemperatur auf. Oberhalb dieser können sich die Membranlipide schnell bewegen, darunter erstarren sie, die Membran wird weniger flüssig. So sind Membranen von Lebewesen aus unterschiedlichen Lebensräumen durchaus unterschiedlich strukturiert. Gesättigte und lange Fettsäureketten erniedrigen die Fluidität und werden bevorzugt bei höheren Temperaturen in die Membran eingebaut. Umgekehrt erhöhen ungesättigte Fettsäuren durch ihre Struktur die Fluidität: Die Doppelbindung induziert in der Fettsäurekette einen Knick, sodass das Molekül in der Membran mehr Raum einnimmt. Dieser Effekt tritt besonders stark bei kurzkettigen Resten auf.

Zwei verschiedene Bakterienspezies wurden von sehr unterschiedlichen Umgebungen isoliert. Eine Umgebung war eine heiße Quelle mit einer durchschnittlichen Wassertemperatur von 40 °C. Die andere Umgebung war ein Gletschersee mit einer durchschnittlichen Wassertemperatur von 4 °C. Schätzen Sie ein, welche der unten aufgeführten Aussagen zu welcher Bakterienspezies passt! Drücken Sie danach auf den Ergebnis-Button am unteren Ende der Seite, um zu prüfen, ob Sie mit Ihren Antworten richtig oder falsch gelegen haben. Sie erhalten dann auch ein inhaltliches Feedback zu Ihrer Antwort.
Heiße Quelle
Gletschersee

Welche Spezies hat die flüssigere Membran bei 27 °C?

Eine Temperatur von 27 °C stellt weder für das in Kälte noch für das in Wärme lebende Bakterium eine natürliche Umgebung dar. Da jedoch die Membran des Bakteriums aus dem Gletschersee eine niedrigere Übergangstemperatur als die des Bakteriums aus der heißen Quelle hat, wäre seine Membran unter diesen Bedingungen flüssiger, die Lipide würden sich schneller bewegen, während sie beim Quellen-Bakterium vermutlich erstarren würden.

Welche der Bakterienspezies hat erwartungsgemäß mehr ungesättigte Fettsäuren in ihren Membranlipiden?

Ungesättigte Fettsäuren erhöhen die Membranfluidität. Daher sind sie vor allem in Lebewesen zu finden, die in kalten Regionen leben. So wird verhindert, dass die Membran in der Kälte erstarrt.

Welche Spezies hat Fettsäuren mit längeren Ketten?

In warmen Regionen müssen Organismen die Fluidität ihrer Membranen nicht signifikant erhöhen, da die Temperatur für ein Erstarren der Membran zu hoch ist. Daher werden langkettige Fettsäuren vor allem in Lebewesen gefunden, die in gemäßigten bis warmen Klimazonen beheimatet sind.

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