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Welche Bedeutung hat die zweidimensionale Phospholipid-Doppelschicht?

Welche Bedeutung hat die zweidimensionale Phospholipid-Doppelschicht?


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Ich frage mich, welche Bedeutung es hat, dass die Phospholipid-Doppelschicht eine zweidimensionale Flüssigkeit ist.

Ich habe diese Powerpoint gefunden:

Ich fand auch, dass die zweidimensionalen Flüssigkeiten begrenzte Freiheitsgrade haben.

Meine Frage ist die folgende: Wenn Sie bitte eine zweidimensionale Flüssigkeit erklären können, erklären Sie bitte die/eine/jede naheliegende Ursache dafür, warum die Flüssigkeit zweidimensional und nicht 1- oder 3-dimensional ist.

Ich vermute, dass ich aufgrund des Powerpoints festgestellt habe, dass die eingeschränkte Bewegungsfreiheit für die Zwecke der Phospholipid-Doppelschicht in beispielsweise einer menschlichen Gehirnzelle optimal ist, da zu viel Freiheit in einer dreidimensionalen Flüssigkeit schlecht wäre in irgendeiner Weise (auseinanderbrechen???), oder eine eindimensionale Flüssigkeit wäre schlecht, da die Fließfähigkeit für die Zugabe oder Entfernung von Membranproteinen wichtig ist.

Mit freundlichen Grüßen Carlton III

Bearbeiten:

Nachdem ich das Fluid-Mosaik-Modell (Singer und Nicholson, 1972) und Revisiting the Fluid-Mosaic-Modell der Membranstruktur gelesen hatte, wurde mir klar, dass ich kein grundlegendes Verständnis der thermodynamischen Prinzipien hatte, die in Singers Artikel vertreten wurden.

Nachdem ich das Internet durchforstet hatte, fand ich einen Aufsatz von Erwin Schrödinger mit dem Titel „Was ist das Leben“. Ich habe gelesen, und diese Passage schien für meine Frage nach der Bedeutung der Phospholipid-Doppelschicht relevant zu sein.

„PHYSIKALISCHE GESETZE STEHEN AUF ATOMISCHEN STATISTIKEN UND SIND DAHER NUR UNGEFÄHR Und warum könnte dies alles nicht bei einem Organismus erfüllt werden, der nur aus einer mäßigen Anzahl von Atomen besteht und bereits für den Aufprall eines oder weniger Atome empfindlich ist? Denn wir wissen, dass alle Atome ständig eine völlig ungeordnete Wärmebewegung ausführen, die sich sozusagen ihrem geordneten Verhalten entgegensetzt und es nicht zulässt, dass sich die Ereignisse zwischen einer kleinen Anzahl von Atomen nach irgendwelchen erkennbaren Gesetzen einschreiben . Erst im Zusammenwirken einer enorm großen Zahl von Atomen beginnen statistische Gesetze zu wirken und steuern das Verhalten dieser Anordnungen mit einer mit zunehmender Zahl der beteiligten Atome zunehmenden Genauigkeit.“ -Schrödinger

Hier erkannte ich, dass eine höhere Anzahl von Atomen nicht nur statistischen Gesetzen erlaubte, das Verhalten der Anordnungen zu steuern, sondern dass die größere Anzahl kleinerer Teile ein erkennbares Muster erzeugte, das den Gesetzen der Statistik entspricht.

Auf den ersten Blick spielt es keine Rolle, wie groß oder klein die Teile sind, entscheidend ist, wie sie aufgrund ihres Verhaltens ein größeres Ganzes bilden, und das Verhalten wird durch ihre Eigenschaften bestimmt.

Vielleicht sind Atome die „kleinsten“ Teile, weil eine geringere Oberfläche leistungsfähigere und einfachere Eigenschaften ermöglicht. Und in Bezug auf die Biologie kommt mehr Komplexität zu den größeren „Ganzen“, die aus kleineren Teilen bestehen.

Ein einzelnes Atom ist einfacher als eine einzelne Zelle, da Zellen aus vielen Atomen bestehen.

Eine andere Sache, die Schrödinger schrieb, ist dies:

“ Ein völliger Neuling sollte nicht erwarten, von den folgenden Seiten ein vollständiges Verständnis und Verständnis für das Thema zu erhalten, das mit den berühmten Namen Ludwig Boltzmann und Willard Gibbs verbunden ist und in Lehrbüchern unter dem Namen 'Statistische Thermodynamik' behandelt wird. Füllt man ein längliches Quarzrohr mit Sauerstoffgas und setzt es in ein Magnetfeld, stellt man fest, dass das Gas magnetisiert ist. Die Magnetisierung ist darauf zurückzuführen, dass die Sauerstoffmoleküle kleine Magnete sind und sich wie eine Kompassnadel parallel zum Feld ausrichten. Aber man darf nicht denken, dass sie sich eigentlich alle parallel drehen. Denn wenn Sie das Feld verdoppeln, erhalten Sie die doppelte Magnetisierung in Ihrem Sauerstoffkörper, und diese Proportionalität geht zu extrem hohen Feldstärken über, wobei die Magnetisierung mit der Rate des angelegten Felds zunimmt. Dies ist ein besonders anschauliches Beispiel für ein rein statistisches Gesetz. Der Ausrichtung, die das Feld tendenziell erzeugt, wird ständig durch die Wärmebewegung entgegengewirkt, die für eine zufällige Ausrichtung arbeitet. Der Effekt dieses Strebens ist eigentlich nur eine geringe Bevorzugung spitzer gegenüber stumpfen Winkeln zwischen den Dipolachsen und dem Feld. Obwohl die einzelnen Atome ihre Orientierung unaufhörlich ändern, erzeugen sie im Mittel (wegen ihrer enormen Zahl) ein konstant geringes Übergewicht der Orientierung in Feldrichtung und proportional dazu. Diese geniale Erklärung ist dem französischen Physiker P. Langevin zu verdanken. Es kann auf folgende Weise überprüft werden. Wenn die beobachtete schwache Magnetisierung tatsächlich das Ergebnis rivalisierender Tendenzen ist, nämlich des Magnetfeldes, das darauf abzielt, alle Moleküle parallel zu kämmen, und der Wärmebewegung, die eine zufällige Orientierung bewirkt, dann sollte es möglich sein, die Magnetisierung um . zu erhöhen Abschwächung der Wärmebewegung, d. h. durch Absenken der Temperatur, anstatt das Feld zu verstärken“ -Schrödinger

Indem Sie die Temperatur senken, verringern Sie den Widerstand der Umgebung gegen das Verhalten der Sauerstoffansammlung. Durch die Verdoppelung der Umgebung verdoppeln Sie das Verhalten der Sauerstoffansammlung.

Ebenso können Sie vielleicht durch optimale Bedingungen und oder mehr und mehr Atome die Ausgabe des Verhaltens steigern, das durch statistische Gesetze gesteuert wird.

Schließlich ist die Phospholipid-Doppelschicht vielleicht nur ein Schritt zu einem komplexeren System. Von Atomen über Moleküle bis hin zu einer ganzen Zelle… und optimale Bedingungen oder mehr Atome erhöhen die Lebenswahrscheinlichkeit, vom einfachsten bis zum komplexesten.

Natürlich habe ich keine Ahnung, welche Bedingungen einen Übergang von, sagen wir, einem Fisch zu einem Reptil ermöglichen würden.

Edit2: Im Grunde ist die Doppelschicht also eine zweidimensionale Flüssigkeit, eine Funktion der einzelnen Teile der Doppelschicht, die den statistischen Gesetzen entsprechen, um notwendigerweise ein komplexeres System zu schaffen.


Die Zellmembran ist eine zweidimensionale Flüssigkeit, da sich einzelne Moleküle in einer zweidimensionalen Ebene frei bewegen können, jedoch nicht in drei Dimensionen. In diesem Bild können sich Phospholipide nach links und rechts sowie in und aus Ihrem Bildschirm bewegen, aber sie können sich nicht frei nach oben oder unten bewegen.

Dies ist der Fall, da jedes Phospholipid ein polares und ein nicht polares Ende hat, die ähnlichen Enden werden angezogen, aber die unterschiedlichen Enden stoßen sich gegenseitig ab, was das membranblattartige Layout für eine signifikante Anzahl von ihnen zu einem der einzigen chemisch stabilen Layouts macht. Wenn ein Phospholipid versucht, sich nach oben oder unten zu bewegen (in die Zelle hinein oder aus ihr heraus), stoßen die anderen Moleküle um es herum es zurück und schieben es wieder an seinen Platz, was bedeutet, dass es viel Energie erfordert, dieses Layout zu stören.

Es ist eine zweidimensionale Flüssigkeit, weil es sich im Wasser wie folgt verhält. Um das vorhandene Bild zu verwenden, wenn sich ein Phospholipid in oder aus dem Bildschirm oder nach links oder rechts bewegt, haben sich die abstoßenden Teile der Moleküle nicht näher an ihren gegenüberliegenden Teil auf anderen Molekülen gerückt, so dass sie sich auf diese Weise frei bewegen können ist 2 Bewegungsdimensionen. Wenn sie jedoch versuchen, sich in der dritten Dimension (auf und ab im Bild) zu bewegen, können sie nicht, weil die hydrophoben (unpolaren) Enden eines Phospholipids sich dem hydrophoben (polaren) Ende anderer Phospholipide nähern und sich vom hydrophoben ( unpolare) Enden anderer Moleküle, die beide energetisch ungünstig sind (die viel Energie benötigen). ebenso werden die hydrophilen Enden von Wasser (das ebenfalls polar ist) angezogen, während die hydrophoben Enden von Wasser abgestoßen werden. Wenn dem System also keine enorme Energiemenge zugeführt wird, bleiben sie in dieser Anordnung, Sie können es mit genügend Wärme stören, was einer von vielen Gründen ist, warum genügend Wärme Organismen abtötet.

All diese Verhaltensweisen sind wichtig für die vielen Funktionen, die die Plasmamembran erfüllt, vor allem als Barriere, die einige Moleküle daran hindern kann, sie zu passieren und andere zuzulassen, während sie dennoch flexibel und selbstreparierend ist.

Dies ist mit statischen Bildern eigentlich schwer zu erklären, wenn Sie bei den Details noch ein wenig unscharf sind, versuchen Sie dieses Video, es zeigt die gesamte Bandbreite der Bewegungen, von denen ich spreche. Es ist tatsächlich schwierig, Material zu finden, das in diesen Teil des Fluidmosaikmodells einfließt, also mache ich Ihnen keine Vorwürfe, dass Sie Probleme haben.


Fächer

Eine zweidimensionale flüssigkeitsähnliche Struktur, wie eine Phospholipid-Doppelschicht, kann geschlossene Oberflächen erzeugen, die einen ganzen Raumbereich umhüllen können. Dies ermöglicht es dem Leben, sich aufzuteilen, um separate Taschenumgebungen zu schaffen, die sich von ihrer Umgebung abheben. Ein einzelnes Kompartiment, das durch die Faltung einer einzelnen Doppelschicht in sich selbst erzeugt wird, wird als Liposom bezeichnet. Eine Nicht-2D-Variante eines Liposoms wäre eine Mizelle.

Eine Mizelle wird durch Tenside (Dinge, die wie Phospholipide sind, mit einer polaren Gruppe und einem unpolaren Schwanz) mit einer einzigen Fettsäurekette gebildet, so dass sie keine Doppelschichten bilden können. Stattdessen schließt sich eine Schicht mizellarer Tenside, wenn sie von Wasser umgeben ist, mit der Fettsäure zum Inneren der Mizelle hin, weg vom Wasser.

Die beiden Dinge könnten gleich aussehen, sind es aber nicht. Mizellen haben eine innere chemische Umgebung, die sich stark von ihrer äußeren Umgebung unterscheidet. Während Mizellen wie Liposomen von Wasser umgeben sind, ist ihr Inneres stark hydrophob. Nur die polaren Köpfe der Tenside in einer Mizelle wirken als Oberfläche, aber die gesamte Struktur ist fest und gefüllt. Wenn sich Mizellen zusammensetzen, packen sie sich wie eine feste Kugel.

Vergleichen Sie dies mit dem 2D-Charakter der Doppelschicht im Liposom. Die Doppelschicht fungiert als Grenze zwischen einem inneren wässrigen Kompartiment und dem Äußeren, ebenfalls wässrig. Die beiden Kompartimente können getrennt gehalten werden, auch wenn ihre chemische Natur ziemlich ähnlich ist.

Die wichtigste Anwendung dieser Eigenschaft besteht darin, dass eine Zelle von ihrer Umgebung isoliert werden kann. Dies ist jedoch in allen möglichen Kompartimenten innerhalb der Zelle nützlich, beispielsweise bei der Aufrechterhaltung elektrochemischer Gradienten über die Innen- und Transmembranräume in Mitochondrien oder die Aufrechterhaltung spezifischer Kontrollsysteme im Zellkern.

Abgesehen von dieser Eigenschaft, als Grenze zu wirken, ohne das Innere zu stören, bedeutet die Tatsache, dass die Membran an sich als zweidimensionale Umgebung wirkt, dass Stoff seitlich durch die Membran diffundieren kann, ohne durch das Innere ihres inneren Kompartiments gehen zu müssen. Dies ermöglicht es der Zelle, spezifische Anordnungen von Proteinen und glykosidgebundenen Phospholipiden frei durch die Membran zu diffundieren, den Zugang zu kontrollieren und die sensorische Wahrnehmung des Äußeren zu beweisen, ohne die laufende chemische Arbeit innerhalb der Zelle oder eines ihrer Kompartimente zu stören.

Ich bin mir nicht sicher, ob dies die relevanten Informationen sind, auf die sich der Autor der Folie bezog, aber es schien mir eine ziemlich große Sache. Da hast du es also.

Willkommen in der Biologie SE!


Jede Ihrer Zellen ist von einer Lipidschicht umgeben, die als Zellmembran bezeichnet wird. Die Gesundheit unserer Zellmembran und deren spezifischer Phospholipidgehalt ist ein wesentlicher Bestandteil des Zellstoffwechsels. Wir werden in diesem Blogbeitrag in eine kleine Biologielektion eintauchen, um Ihnen zu helfen, die Bedeutung von nährenden Lipiden, der Zellmembran und deren Bedeutung für Ihre Gesundheit zu verstehen.

Die Membran jeder Zelle und Organelle, einschließlich Ihrer Mitochondrien, dient als „Wand“, die alles in der Zelle umhüllt und schützt. Im Inneren der Zelle ticken wir, außerhalb der Zelle ist unser Blutkreislauf. Die Struktur wird als "Lipid-Doppelschicht" bezeichnet, weil sie aus zwei Schichten von Fettzellen besteht, die in zwei Schichten organisiert sind. Die Zellmembran besteht aus einer Doppelschicht aus Phospholipiden, Cholesterin, Sphingomyelin und Proteinen.


Molekulare Zellbiologie. 4. Auflage.

Wie wir gesehen haben, haben alle Antikörper eine ähnliche Struktur und Funktion Enzyme sind strukturell unterschiedlich, aber alle haben eine katalytische Funktion. Im Gegensatz dazu befinden sich alle Membranproteine ​​zwar an der Membran, sind aber ansonsten sowohl strukturell als auch funktionell vielfältig. Wie wir in Kapitel 2 angemerkt und in Kapitel 5 ausführlicher besprochen haben, weist jede biologische Membran die gleiche grundlegende Phospholipid-Doppelschichtstruktur auf. Mit jeder Membran ist eine Reihe von Membranproteinen verbunden, die es der Membran ermöglichen, ihre charakteristischen Aktivitäten auszuführen (Abbildung 3-32). Das Komplement der an eine Membran gebundenen Proteine ​​variiert je nach Zelltyp und subzellulärer Lage.

Abbildung 3-32

Schematische Darstellung typischer Membranproteine ​​in einer biologischen Membran. Die Phospholipid-Doppelschicht, die Grundstruktur aller Zellmembranen, besteht aus zwei Blättchen von Phospholipid-Molekülen, deren Fettacylschwänze das hydrophobe Innere der (mehr.)

Einige Proteine ​​sind nur an die Membranoberfläche gebunden, während andere eine Region innerhalb der Membran und Domänen auf einer oder beiden Seiten davon haben. Proteindomänen auf der extrazellulären Membranoberfläche sind im Allgemeinen an der Zell-Zell-Signalgebung oder -Interaktion beteiligt. Domänen innerhalb der Membran, insbesondere solche, die Kanäle und Poren bilden, bewegen Moleküle durch die Membran. Entlang der zytosolischen Seite der Membran liegende Domänen haben ein breites Spektrum an Funktionen, von der Verankerung von Proteinen des Zytoskeletts an der Membran bis hin zur Auslösung intrazellulärer Signalwege. In vielen Fällen kann die Funktion eines Membranproteins und die Topologie seiner Polypeptidkette in der Membran aufgrund seiner Homologie mit einem anderen, gut charakterisierten Protein vorhergesagt werden. In diesem Abschnitt untersuchen wir die charakteristischen Strukturmerkmale von Membranproteinen und einige ihrer grundlegenden Funktionen. Eine vollständigere Charakterisierung der Struktur und Funktion verschiedener Typen von Membranproteinen wird in mehreren späteren Kapiteln vorgestellt. Die Synthese und Prozessierung von Membranproteinen werden in Kapitel 17 diskutiert.


IB DP Biologie Thema 1: Zellbiologie 1.3 Membranstruktur Studiennotizen

1.3.U1 Phospholipide bilden aufgrund der amphipathischen Eigenschaften der Phospholipidmoleküle Doppelschichten in Wasser.

  • Zeichnen Sie ein vereinfachtes Diagramm der Struktur des Phospholipids, einschließlich eines Phosphat-Glycerin-Kopfes und zweier Fettsäureschwänze.
  • Definiere hydrophil und hydrophob.
  • Definieren Sie amphipathisch und skizzieren Sie die amphipathischen Eigenschaften von Phospholipiden.
  • Erklären Sie anhand von hydrophilen Phosphatköpfen und zwei hydrophoben Kohlenwasserstoffschwänzen, warum Phospholipide in Wasser Doppelschichten bilden.

1.3.U2 Membranproteine ​​sind hinsichtlich Struktur, Position in den Membranen und Funktion vielfältig.

  • Nennen Sie die primäre Funktion der Zellmembran.
  • Vergleichen Sie die Struktur von integralen und peripheren Proteinen.
  • Nennen Sie mindestens vier Funktionen (mit Beispiel) von membrangebundenen Proteinen.
  • Vergleichen Sie die beiden Arten von Transportproteinen: Pumpen und Kanäle.

1.3.U3 Cholesterin ist ein Bestandteil tierischer Zellmembranen.

  • Identifizieren Sie die Struktur von Cholesterin in Molekulardiagrammen.
  • Beschreiben Sie die strukturelle Platzierung von Cholesterin in der Zellmembran.

1.3.A1 Cholesterin in Säugetiermembranen verringert die Membranfluidität und -permeabilität für einige gelöste Stoffe.

  • Skizzieren Sie, wie sich die Temperatur auf die Fluidität der Zellmembran auswirkt.
  • Beschreiben Sie die Funktion von Cholesterinmolekülen in der Zellmembran.

1.3.S1 Zeichnung des Fluidmosaikmodells.

  • Zeichnen und beschriften Sie die Struktur von Membranen. Enthalten:
    • Phospholipid Doppelschicht
    • Integrale Proteine, die die Membran überspannen
    • Periphere Proteine ​​auf der Membranoberfläche
    • Proteinkanäle mit Pore
    • Glykoproteine ​​mit einer Kohlenhydratseitenkette
    • Cholesterin zwischen Phospholipiden im hydrophoben Bereich

    1.3.S2 Analyse der Beweise aus der Elektronenmikroskopie, die zum Vorschlag des Davson-Danielli-Modells führten.

    • Beschreiben Sie die Beobachtungen und Schlussfolgerungen, die Davson und Danielli bei der Entdeckung der Struktur von Zellmembranen gezogen haben.

    1.3.S3 Analyse der Verfälschung des Davson-Danielli-Modells, die zum Singer-Nicolson-Modell führte.

    • Beschreiben Sie Schlussfolgerungen über die Zellmembranstruktur aus gefriergeätzten elektronenmikroskopischen Bildern der Zellmembran.
    • Beschreiben Sie Schlussfolgerungen über die Zellmembranstruktur, die aus Zellfusionsexperimenten gezogen wurden.
    • Beschreiben Sie Schlussfolgerungen über die Zellmembranstruktur, die aus verbesserten Techniken zur Bestimmung der Struktur von Membranproteinen gezogen werden.
    • Vergleichen Sie das Davson-Danielli-Modell der Membranstruktur mit dem Singer-Nicolson-Modell.

    1.3.NOS1 Verwendung von Modellen als Repräsentationen der realen Welt – es gibt alternative Modelle von Membranstrukturen.

    • Erklären Sie, was Modelle sind und welchen Zweck sie in der Wissenschaft haben.
    • Erklären Sie, warum Modelle Einschränkungen haben.
    • Fassen Sie zusammen, warum sich wissenschaftliche Modelle im Laufe der Zeit ändern.

    1.3.NOS2 Fälschung von Theorien, wobei eine Theorie durch eine andere ersetzt wurde – die Evidenz hat das Davson-Danielli-Modell falsifiziert.

    THEMA 1.3: MEMBRANSTRUKTUR

    In der Einheit Zellmembran lernen Sie die Zellgröße sowie den Aufbau und die Funktion von Zellmembranen kennen. Zellmembranen schützen und organisieren Zellen. Alle Zellen haben eine äußere Plasmamembran, die nicht nur reguliert, was in die Zelle eindringt, sondern auch, wie viel von einer bestimmten Substanz aufgenommen wird.

    Wie alle anderen Zellmembranen besteht die Plasmamembran sowohl aus Lipiden als auch aus Proteinen. Die grundlegende Struktur der Membran ist die Phospholipid-Doppelschicht, die eine stabile Barriere zwischen den Kompartimenten innerhalb und außerhalb der Zelle bildet. Proteine, die in die Phospholipid-Doppelschicht eingebettet sind, erfüllen die spezifischen Funktionen der Plasmamembran, einschließlich des selektiven Transports von Molekülen und der Zell-Zell-Erkennung.

    Die Einheit ist für 2 Schultage geplant

    • Modelle als Repräsentationen der realen Welt verwenden – es gibt alternative Modelle der Membranstruktur. (1.11) Fälschung von Theorien, wobei eine Theorie durch eine andere ersetzt wird – die Beweise haben das Davson-Danielli-Modell gefälscht. (1.9)
      • Erklären Sie, was Modelle sind und welchen Zweck sie in der Wissenschaft haben.
      • Beschreiben Sie, warum sich das Verständnis der Zellmembranstruktur im Laufe der Zeit verändert hat.

      1.3.U.1 Phospholipide bilden aufgrund der amphipathischen Eigenschaften der Phospholipidmoleküle in Wasser Doppelschichten. (Oxford Biology Course Companion Seite 26). [Amphipathische Phospholipide haben hydrophile und hydrophobe Eigenschaften.]

      • Zeichnen Sie ein vereinfachtes Diagramm der Struktur des Phospholipids, einschließlich eines Phosphat-Glycerin-Kopfes und zweier Fettsäureschwänze.
      • Definiere hydrophil und hydrophob.
      • Definieren Sie amphipathisch und skizzieren Sie die amphipathischen Eigenschaften von Phospholipiden.
      • Erklären Sie anhand von hydrophilen Phosphatköpfen und zwei hydrophoben Kohlenwasserstoffschwänzen, warum Phospholipide in Wasser Doppelschichten bilden.

      Phospholipide sind einer der Hauptbestandteile von Zellmembranen (in Verbindung mit Membranproteinen)

      Phospholipide haben typischerweise eine gemeinsame Grundstruktur, die Folgendes umfasst:

      • Ein polares organisches Molekül (z. B. Cholin, Serin)
      • Eine Phosphatgruppe
      • Ein Glycerinmolekül (in Sphingomyelin durch Sphingosin ersetzt)
      • Zwei Fettsäureschwänze (können gesättigt oder ungesättigt sein)

      Hydrophile und hydrophobe Eigenschaften

      • Zellmembranen bestehen aus Phospholipiden, die aus einem hydrophilen (von Wasser angezogenen) Kopf und einem hydrophoben (von Wasser abgestoßenen) Schwanz bestehen
      • Diese Eigenschaft wird als amphipathisch beschrieben
      • Phospholipid-Netz
      • Der Phospholipidkopf enthält eine negativ geladene Phosphatgruppe, die aufgrund ihrer Ladung aufgrund ihrer Polarität Wasser anzieht
      • Der Fettsäure-Kohlenwasserstoffschwanz hat keine Ladung und wird daher von Wasser abgestoßen
      • Im Wasser bilden die Phospholipide auf natürliche Weise eine Doppelschicht, wobei die Köpfe nach außen zum Wasser und die Schwänze nach innen zeigen
      • Dies bildet eine sehr stabile Struktur, die die Zelle umgibt, aufgrund der Anziehungen und Bindungen, die zwischen den Köpfen zum Wasser und untereinander gebildet werden, und den hydrophoben Wechselwirkungen zwischen den Schwänzen
      • Obwohl es sich um eine sehr stabile Struktur handelt, ist sie dennoch flüssig, da sich die Phospholipide entlang der horizontalen Ebene bewegen können
      • Um die Stabilität zu erhöhen, haben viele Zellen Cholesterin zwischen den Phospholipiden eingebettet

      Phospholipide können in der Länge und relativen Sättigung der Fettsäureschwänze variieren

      • Kürzere Fettsäureschwänze erhöhen die Fließfähigkeit, da sie weniger viskos und anfälliger für Veränderungen der kinetischen Energie sind
      • Lipidketten mit Doppelbindungen (ungesättigte Fettsäuren) haben geknickte Kohlenwasserstoffschwänze, die schwerer zusammenzupacken sind

      1.3.U2 Membranproteine ​​sind hinsichtlich Struktur, Position in der Membran und Funktion vielfältig. (Oxford Biology Course Companion Seite 30).

      • Nennen Sie die primäre Funktion der Zellmembran.
      • Vergleichen Sie die Struktur von integralen und peripheren Proteinen.
      • Nennen Sie mindestens vier Funktionen (mit Beispiel) von membrangebundenen Proteinen.
      • Vergleichen Sie die beiden Arten von Transportproteinen: Pumpen und Kanäle.

      Hormonbindungsstellen (Rezeptorproteine)

      • In die Membran eingebettete Proteine, die an bestimmte Hormone binden.
      • Wenn das Hormon bindet, bewirkt es, dass das Rezeptorprotein eine Konformationsänderung durchmacht, die der Zelle signalisiert, eine Funktion auszuführen.
      • Zum Beispiel Insulinrezeptoren.
      • Integrale Proteine, die spezifische chemische Reaktionen katalysieren.
      • Viele dieser Enzyme katalysieren Stoffwechselreaktionen oder sind Teil eines Stoffwechselwegs, wie die ATP-Synthase bei der aeroben Atmung.
      • Proteine, die enge Bindungen zwischen benachbarten Zellen in Geweben und Organen bilden.
      • Zum Beispiel Gap Junctions.
      • Rezeptoren für Neurotransmitter an Synapsen zwischen zwei Nervenzellen.
      • Glykoproteine ​​auf der Oberfläche können auch zur Zellidentifikation verwendet werden.

      Kanäle für passiven Transport

      • Integrale Proteine, die die Membran überspannen und einen Durchgang für Moleküle bieten, um sich von einem Bereich hoher Konzentration zu niedriger Konzentration zu bewegen.
      • Zur erleichterten Diffusion werden auch spezifische Proteine ​​verwendet.

      Pumpen für den aktiven Transport

      • Proteine, die ATP verwenden, um Substanzen von einer niedrigen Konzentration zu einer hohen Konzentration durch die Membran zu bewegen.
      • Zum Beispiel Natrium/Kalium (Na+/K+) Pumpen und die Protonen (H+) Pumpen

      Die extrazelluläre Matrix bietet den umgebenden Zellen typischerweise strukturelle und biochemische Unterstützung, einschließlich:

      • Bereitstellung von Verankerungsstellen für Zellen innerhalb eines Gewebes und Trennung separater Gewebe voneinander
      • Sequenzierung und Speicherung von Wachstumsfaktoren bis zum Erhalt eines chemischen Signals (dadurch Regulierung der interzellulären Kommunikation)

      In Pflanzenzellen enthält die extrazelluläre Matrix Zellwandkomponenten (wie Zellulose) und spielt daher eine wichtige Rolle bei:

      • Regulierung der Wasseraufnahme (Aufrechterhaltung des Zellturgors)
      • Verleiht der Zelle mechanische Festigkeit und Steifigkeit (erhält die Zellform)

      1.3.U.3 Cholesterin ist ein Bestandteil der tierischen Zellmembranen. (Oxford Biology Course Companion Seite 32)

      • Identifizieren Sie die Struktur von Cholesterin in Molekulardiagrammen.
      • Beschreiben Sie die strukturelle Platzierung von Cholesterin in der Zellmembran.

      Cholesterin kann den Kohlenwasserstoff daran hindern, zu kristallisieren und sich wie ein Feststoff zu verhalten, aber das Cholesterin schränkt auch die molekulare Bewegung ein, was die Fluidität der Membran verringert. Reduziert auch die Durchlässigkeit für hydrophile Partikel wie Natriumionen und Wasserstoffionen

      In Pflanzenzellen fehlt es, da diese Plasmamembranen von einer starren Zellwand aus Zellulose umgeben und getragen werden
      Der größte Teil des Cholesterinmoleküls ist hydrophob und bettet sich daher in die Schwänze der Doppelschicht ein. Ein kleiner Teil (Hydroxyl-OH-Gruppe) ist hydrophil und wird vom Phospholipidkopf angezogen.

      Cholesterin ist ein Bestandteil der tierischen Zellmembranen

      Cholesterin ist ein Bestandteil tierischer Zellmembranen, wo es die Integrität und mechanische Stabilität aufrechterhält

      • In Pflanzenzellen fehlt es, da diese Plasmamembranen von einer starren Zellwand aus Zellulose umgeben und getragen werden

      Cholesterin ist ein amphipathisch Molekül (wie Phospholipide), was bedeutet, dass es sowohl hydrophile als auch hydrophobe Bereiche hat

      • Die Hydroxylgruppe (-OH) des Cholesterins ist hydrophil und orientiert sich an den Phosphatköpfen der Phospholipide
      • Der Rest des Moleküls (Steroidring und Kohlenwasserstoffschwanz) ist hydrophob und assoziiert mit den Phospholipidschwänzen

      • Cholesterin in Säugetiermembranen verringert die Membranfluidität und -permeabilität für einige gelöste Stoffe

      Phospholipid-Doppelschichten sind flüssig, da die Phospholipide in ständiger Bewegung relativ zueinander sind

      Cholesterin interagiert mit den Fettsäureschwänzen von Phospholipiden, um die Eigenschaften der Membran zu mäßigen:

      • Cholesterin bewirkt, dass die äußere Oberfläche der Membran immobilisiert und die Fluidität reduziert wird
      • Es macht die Membran weniger durchlässig für sehr kleine wasserlösliche Moleküle, die sonst frei passieren würden
      • Es dient dazu, Phospholipid-Schwänze zu trennen und so die Kristallisation der Membran zu verhindern
      • Es hilft, periphere Proteine ​​zu sichern, indem es hochdichte Lipid-Rafts bildet, die das Protein verankern können

      Cholesterin in Säugetiermembranen

      1.3.A.1 Cholesterin in Säugetiermembranen verringert die Membranfluidität und -permeabilität für einige gelöste Stoffe. (Oxford Biology Course Companion Seite 33).

      1.3.S.1 Zeichnen des Fluidmosaikmodells (Oxford Biology Course Companion Seite 31).
      [Zeichnungen des Fluidmosaikmodells der Membranstruktur können eher zweidimensional als dreidimensional sein. Einzelne Phospholipidmoleküle sollten durch das Symbol eines Kreises mit zwei parallel angehängten Linien dargestellt werden. Es sollte eine Reihe von Membranproteinen gezeigt werden, einschließlich Glykoproteinen.]

      • Zeichnen und beschriften Sie die Struktur von Membranen. Enthalten
        • Phospholipid Doppelschicht
        • Integrale Proteine, die die Membran überspannen
        • Periphere Proteine ​​auf der Membranoberfläche
        • Proteinkanäle mit Pore
        • Glykoproteine ​​mit einer Kohlenhydratseitenkette
        • Cholesterin zwischen Phospholipiden im hydrophoben Bereich
        • Eine Angabe der Dicke (10 nm)

        Das Diagramm der Plasmamembran muss die

        • Phospholipid Doppelschicht
        • Cholesterin
        • Glykoproteine
        • integrale (Transmembran) und periphere Proteine.

        Integrale Proteine ​​sind in das Phospholipid der Membran eingebettet, während periphere Proteine ​​an deren Oberfläche angelagert sind. Glykoproteine ​​sind Kohlenhydrate, die an Oberflächenproteine ​​gebunden sind.

        HINWEIS: Wenn Sie ein peripheres Protein für die IB-Untersuchung zeichnen, darf das periphere Protein nicht in die Membran eingebettet sein, um den Punkt zu erzielen. Außerdem sollten Sie bei den meisten Markierungsschemata die gesamte Phospholipid-Doppelschicht und nicht nur das einzelne Phospholipid kennzeichnen

        • Beschreiben Sie die Beobachtungen und Schlussfolgerungen, die Davson und Danielli bei der Entdeckung der Struktur von Zellmembranen gezogen haben

        Das Fluid-Mosaik-Modell war nicht das erste wissenschaftlich anerkannte Paradigma zur Beschreibung der Membranstruktur. Das erste Modell, das versuchte, die Position von Proteinen innerhalb der Doppelschicht zu beschreiben, wurde 1935 von Hugh Davson und James Danielli vorgeschlagen. Davson und Danielli schlugen vor, dass die Lipiddoppelschicht auf beiden Seiten mit einer Schicht kugelförmiger Proteine ​​​​überzogen war. Die hydrophoben Schwänze der Lipide sind zueinander orientiert, während die hydrophilen Köpfe nach außen orientiert sind. Obwohl die Membranzusammensetzung korrekt ist, gibt es einige Probleme mit dem vorgeschlagenen Modell:

        Membranen sind nicht identisch. Sie unterscheiden sich in der Dicke und dem Verhältnis von Proteinen:Lipiden.

        • Membranen haben unterschiedliche Innen- und Außenschichten (definiert durch die Membranproteine, die auf der Oberfläche der Membran vorhanden sind)
        • Anders als vom Modell vorhergesagt, sind die Membranproteine ​​nicht sehr gut in Wasser löslich – sie haben sogar hydrophile und hydrophobe Bereiche. Die hydrophobe Seite ist in der Membran verankert.
        • Wenn die Membranproteine ​​die Lipiddoppelschicht bedecken, würden ihre hydrophoben Regionen mit Wasser in Kontakt kommen, was dieses Konstrukt destabilisiert. Selbst wenn sie zur Membran ausgerichtet wären, würden sie den hydrophilen Köpfen der Phospholipide zugewandt sein, was den gleichen Effekt bewirkt. Außerdem würden die Proteine ​​auch die hydrophilen Phospholipidköpfe vom Wasser trennen. Es gibt also keine wirklich stabile Lösung, die Membran mit Proteinen einzubetten.

        Das Modell wurde als „Lipo-Protein-Sandwich“ beschrieben, da die Lipidschicht zwischen zwei Proteinschichten eingebettet war
        Die unter dem Elektronenmikroskop sichtbaren dunklen Segmente wurden (fälschlicherweise) als Repräsentanten der beiden Proteinschichten identifiziert

        Bei Betrachtung unter einem Transmissionselektronenmikroskop zeigen Membranen ein charakteristisches „trilaminares“ Erscheinungsbild


        Zusammensetzung der Doppelschicht-Zellmembran

        Die Zusammensetzung der Zellmembran umfasst drei wesentliche Biomoleküle. Phospholipide und Cholesterinmoleküle bilden den Teil des Lipids. Kanal- und Trägerproteine ​​sind die Membranproteine, die einen wesentlichen Teil eines Proteins ausmachen.

        Phospholipid

        Es ist eine chemische Substanz oder Triglyceride die Basis bilden Stoff des Zellmembran. Im Jahr 1847, Lecithin war das erste in lebenden Geweben identifizierte Phospholipid. Die strukturelle Konfiguration von Phospholipid besteht aus einem hydrophiler Kopf mit einer Phosphatgruppe und zwei hydrophobe Schwänze Fettsäure enthalten.


        Ein Glycerinmolekül bindet normalerweise die Phosphatgruppe und die Fettsäureketten. Eine Kette des Phospholipidmoleküls enthält gesättigte Fettsäure, während die andere ungesättigte Fettsäure enthält. Daher zeigt es ein „Amphipathisches Eigentum“, indem es sowohl hydrophob als auch hydrophil ist.

        Leiter Phospholipid

        Ein Phospholipidmolekül besteht aus dem hydrophil oder Polar- Kopf. Da der Kopf eines Phospholipidmoleküls hydrophil ist, ist er wasserliebend, d. h. er interagiert leicht mit Wasser oder polaren Lösungsmitteln. Der Kopf eines Phospholipidmoleküls enthält ein negativ geladenes Phosphatgruppe mit einer zusätzlichen polaren oder geladenen Alkyl- oder R-Gruppe.

        Der hydrophile Kopf ist nach außen gerichtet, die den Austausch polarer Moleküle innerhalb und außerhalb der Zelle ermöglichen. Laut "Wie sich auflösen wie” Regel löst sich der hydrophile Kopf leicht in Wasser auf, indem er a Wasserstoffverbindung.

        Schwanz von Phospholipid

        Ein Phospholipidmolekül besteht aus a hydrophob oder unpolarer Schwanz. Da er hydrophob ist, ist der Schwanz des Phospholipidmoleküls wasserhassend, d. h. er interagiert schlecht mit den Wassermolekülen. Somit können die polaren Moleküle den hydrophoben Kern nicht leicht passieren. Der Schwanz von Phospholipid ist lipophil, d.h. es wechselwirkt leicht mit den unpolaren Lösungsmitteln.

        Der Schwanz des Phospholipidmoleküls enthält zwei Fettsäureketten mit etwa 14-24 Kohlenstoffatomen. Ein Phospholipid-Schwanz ist aufgrund der Anwesenheit von . leicht gebogen ungesättigte Fettsäure mit einer oder mehreren cis-Doppelbindungen. Der andere Phospholipid-Schwanz enthält eine lange oder gerade Kette von gesättigte Fettsäure ohne cis-Doppelbindung.

        Der Phospholipidschwanz ist wegen seiner hydrophoben Natur nach innen gerichtet und mit Vander-Waal-Kräften verbunden. Wenn ein Phospholipid aus einem kleinen Schwanz besteht, bildet es eine kleine Lipid-Monoschicht namens „Mizelle”.

        Umgekehrt bildet ein Phospholipid-Molekül mit sperrigeren Schwänzen eine große Lipid-Doppelschicht-Kugel namens „Liposom“. Nach der Regel „Wie sich wie auflösen“ löst sich der hydrophobe Schwanz nicht leicht in Wasser (nach innen gerichtet) und sie können nur miteinander interagieren.

        Cholesterin

        Es kann als ein weiterer Lipidbestandteil definiert werden, der im Kern der Zellmembran vorhanden ist. Cholesterin bindet neben das hydrophobe Schwänze der Phospholipidschicht. Seine Struktur besteht aus einem polaren Kopf, einem planaren Steroidring und einem unpolaren Kohlenwasserstoffschwanz. Die Cholesterinmoleküle binden mit dem benachbarten Phospholipidmolekül über Wasserstoffverbindung.

        Cholesterin ist auch ein wichtiger Bestandteil der Zellmembran, die für Stärke und Festigkeit der Zellmembran bei unterschiedlichen Temperaturen. Es hält die flüssige Phase der Zellmembran bei niedriger Temperatur.

        Cholesterin besteht aus vier verschmolzenen Kohlenstoffringen mit Wasserstoffatomen. Diese sind hydrophob, so zwischen den hydrophoben Schwänzen von Phospholipid gefunden.

        Membranproteine

        These constitute the major components of the cell membrane and are of two types:

        In the membrane proteins, the non-polar amino acids associate directly with the lipid bilayer, whereas the polar amino acids are located inside.

        Integral Protein

        Integral membrane proteins or “transmembrane proteins” are the fixed and dauerhaft structures incorporated within the cell membrane. It can be categorized into three kinds:

        1. Single or bitopic transmembrane α helix: It functions as a receptor molecule for the binding of selective molecules or ions. Bitopic transmembrane α helix also helps in the mechanism of cell recognition.
        2. Polytopic transmembrane α helical bundle: It performs three specific functions:
          • Transporters: Acts as a carrier molecule for the active or passive transport of molecules or ions.
          • Mediates enzyme catalysis: Acts as a helper molecule for the enzyme catalytic reactions.
          • Rezeptor: It also acts as a receptor that allows binding of only specific molecules from the environment into the cytoplasm and induces a chemical reaction within the cell. Thus, α helical bundle plays a dual role by functioning as both cell receptor and ion channel.
        3. Polytopic transmembrane β barrel or Channel protein: It performs a functional role in the transportation of different molecules.

        Peripheral Protein

        These protein molecules are temporarily attached to the cell membrane. The peripheral protein attaches with the cell membrane via hydrophobic, electrostatic and non-covalent interactions. It dissociates at high pH and salt concentration. It is located either peripheral to the lipid membrane or the integral protein.


        Kohlenhydrat

        It is a third major component of the cell membrane present in the extracellular space called the Glykokalyx. It basically consists of 2-60 monosaccharide units, and the structure of glycocalyx can be gerade oder branched.

        The association of carbohydrate molecules and membrane proteins form Glykoproteine. A combination of a carbohydrate molecule and lipid molecule forms glycolipid.

        Functions of Cell Membrane

        A cell membrane performs many tasks, which can be understood by knowing the individual role of the particular component.

        Membrane Protein Functions

        • Membrane proteins help in the cell to cell attachment or intercellular joining.
        • It plays a vital role in the enzyme-catalyzed metabolic pathways.
        • Transports specific molecules or ions through active, passive and facilitated diffusion.
        • It helps in cell recognition by inducing a chemical reaction within the cell.
        • Membrane proteins also help in the cell anchorage or attachment, as they consist of some attachment sites for the cytoskeleton and extracellular matrix.

        Phospholipids Functions

        • It makes the cell membrane “semi or selectively permeable” by functioning as a barrier between the cytoplasm and extracellular environment.
        • It restricts the passage of unwanted molecules.

        Cholesterol Functions

        • It maintains the membrane fluidity at low temperature.
        • Cholesterol also prevents the hydrophobic fatty acid tails from solidification at a cold temperature.
        • It prevents the passage of small molecules into the cell membrane.
        • It keeps the phospholipid molecules intact.

        Structure of Bilayer Cell Membrane

        Fluid mosaic is the best model to explain the structure of the bilayer cell membrane. It was introduced in the year 1972 by two scientists named Sänger und Nicolson.

        This model represents a very detailed structure and components of the cell membrane, consisting of phospholipids, membrane proteins and carbohydrate molecules. It is also called the “Phospholipid bilayer model”. Now, let us understand the reason why this model named so.

        • Flüssigkeit: The components of the cell membrane are flexible to move inside the phospholipid bilayer.
        • Mosaik: A cell membrane comprises many different molecules like lipids, proteins and carbohydrates that giving a mosaic appearance to the cell membrane.

        Therefore, a cell membrane has a complex structure with many components, which we have discussed earlier.


        Phospholipide

        Phospholipids are major constituents of the plasma membrane, the outermost layer of animal cells. Like fats, they are composed of fatty acid chains attached to a glycerol or sphingosine backbone. Instead of three fatty acids attached as in triglycerides, however, there are two fatty acids forming diacylglycerol, and the third carbon of the glycerol backbone is occupied by a modified phosphate group (Figure). A phosphate group alone attached to a diaglycerol does not qualify as a phospholipid it is phosphatidate (diacylglycerol 3-phosphate), the precursor of phospholipids. The phosphate group is modified by an alcohol. Phosphatidylcholine and phosphatidylserine are two important phospholipids that are found in plasma membranes.

        A phospholipid is a molecule with two fatty acids and a modified phosphate group attached to a glycerol backbone. The phosphate may be modified by the addition of charged or polar chemical groups. Two chemical groups that may modify the phosphate, choline and serine, are shown here. Both choline and serine attach to the phosphate group at the position labeled R via the hydroxyl group indicated in green.

        A phospholipid is an amphipathic molecule, meaning it has a hydrophobic and a hydrophilic part. The fatty acid chains are hydrophobic and cannot interact with water, whereas the phosphate-containing group is hydrophilic and interacts with water (Figure).

        The phospholipid bilayer is the major component of all cellular membranes. The hydrophilic head groups of the phospholipids face the aqueous solution. The hydrophobic tails are sequestered in the middle of the bilayer.

        The head is the hydrophilic part, and the tail contains the hydrophobic fatty acids. In a membrane, a bilayer of phospholipids forms the matrix of the structure, the fatty acid tails of phospholipids face inside, away from water, whereas the phosphate group faces the outside, aqueous side (Figure).

        Phospholipids are responsible for the dynamic nature of the plasma membrane. If a drop of phospholipids is placed in water, it spontaneously forms a structure known as a micelle, where the hydrophilic phosphate heads face the outside and the fatty acids face the interior of this structure.


        Examples of Semipermeable Membrane

        Artificial Membranes and Tonicity

        Artificial membranes have been used in the laboratory to show the basics of the effects of Osmolarität on cells. Much like cell membranes, a semipermeable membrane created artificially will only let water pass, while restricting the solutes dissolved in the solution. If two solution are connected through a semipermeable membrane, water will flow between them, but the solutes will be restricted to the side of the membrane they started on. This can be seen in the following illustration of this experiment.

        The left side of the image shows the initial set up. The semipermeable membrane is marked, and separates two solutions placed in a U-shaped tube. The right side of the tube contains less solutes than the right side and is considered hypotonic to the hypertonic right. As the experiment proceeds, the semipermeable membrane will allow water, but not solutes to pass through the membrane. In a sense, the water between the two solutions is connected, and prefers the solutes to be distributed equally. Typically, the solutes would be zerstreut evenly throughout the water, but the semipermeable membrane prevents this. Instead, the water must be the molecule to move through the membrane. To balance the concentrations of the two solutions, water moves out of the right side of the tube and into the left side. This change in volume can be seen in the right side of the image. Although the volumes of the solutions have changed, the semipermeable membrane has still allowed for equalization of the concentrations. The solutions are now isotonisch.

        The Cell Membrane


        Phospholipide

        Phospholipide are major constituents of the plasma membrane, the outermost layer of animal cells. Like fats, they are composed of fatty acid chains attached to a glycerol or sphingosine backbone. Instead of three fatty acids attached as in triglycerides, however, there are two fatty acids forming diacylglycerol, and the third carbon of the glycerol backbone is occupied by a modified phosphate group (Figure 8).

        Figure 8. A phospholipid is a molecule with two fatty acids and a modified phosphate group attached to a glycerol backbone. The phosphate may be modified by the addition of charged or polar chemical groups. Two chemical groups that may modify the phosphate, choline and serine, are shown here. Both choline and serine attach to the phosphate group at the position labeled R.

        A phosphate group alone attached to a diaglycerol does not qualify as a phospholipid it is phosphatidate (diacylglycerol 3-phosphate), the precursor of phospholipids. The phosphate group is modified by an alcohol. Phosphatidylcholine and phosphatidylserine are two important phospholipids that are found in plasma membranes.A phospholipid is an amphipathic molecule, meaning it has a hydrophobic and a hydrophilic part. The fatty acid chains are hydrophobic and cannot interact with water, whereas the phosphate-containing group is hydrophilic and interacts with water (Figure 9).

        Figure 9. The phospholipid bilayer is the major component of all cellular membranes. The hydrophilic head groups of the phospholipids face the aqueous solution. The hydrophobic tails are sequestered in the middle of the bilayer.

        The head is the hydrophilic part, and the tail contains the hydrophobic fatty acids. In a membrane, a bilayer of phospholipids forms the matrix of the structure, the fatty acid tails of phospholipids face inside, away from water, whereas the phosphate group faces the outside, aqueous side (Figure 9).

        Phospholipids are responsible for the dynamic nature of the plasma membrane. If a drop of phospholipids is placed in water, it spontaneously forms a structure known as a micelle, where the hydrophilic phosphate heads face the outside and the fatty acids face the interior of this structure.


        A. O connected to 2 H forming a V shape
        B. line between O and H of same molecule labelled as covalent bond
        C. three water molecules bonded together with dashed/dotted lines between O on one molecule and H on another
        D. dotted/dashed line labelled as hydrogen bond
        e. O labelled as partial negative charge/  and H labelled as partial positivecharge/ 

        A. warming results in melting (arctic/polar) ice (cap) / loss of ice habitats
        B. (warming) raises sea level / floods coastal areas / destroys coastal habitats
        C. (warming) of habitat would change species/flora/fauna that can be supported (named examples can be used)
        D. decrease in size of population(s) / possible extinction of species
        e. temperate species move into area / arctic species adapt/move
        F. change in distribution of species/changes in migration patterns
        g. (ecological) changes will affect higher trophic levels/food webs/food chains
        h. increased rates of decomposition of detritus from (melting) permafrost
        ich. increased success of pest species including pathogens

        A. (labelled) phospholipid consisting of head and two tails
        B. head is glycerol and phosphate
        C. tails are fatty acid chains
        D. head hydrophilic and tails hydrophobic
        e. hydrophilic molecules/heads attracted to/soluble in water
        F. hydrophobic molecules/tails not attracted to water but attracted to each other
        g. (properties of phospholipids leads to) formation of double layer in water
        h. stability in double layer because heads on outer edge are attracted to water and tails are attracted to each other in middle
        ich. phospholipid bilayer in fluid/flexible state because of attraction of non-polar tails to each other
        j. (fluidity) allows membranes to change shape/vesicles to form or fuse with membrane/(fluidity) allows cells to divide
        k. non-polar amino acid side chains attracted to (hydrophobic) tails
        Marks may be earned using suitable labelled/annotated diagrams illustrating the points given above.

        (Plus up to [2] for quality)


        Phospholipid bilayer

        Phospholipid bilayers form the plasma membrane that surrounds all cells. The molecules that make up the cell membrane are called phospholipids.

        Phosholipid Structure

        Phospholipids are amphipathic molecules. This means that they have a hydrophilic, polar phosphate head and two hydrophobic fatty acid tails. These components of the phospholipids cause them to orientate themselves, so the phosphate head can interact with water and the fatty acid tails can't, hence forming a bilayer. This arrangement can also be called a bio-molecular sheet, as the hydrophobic tails from each individual lipid sheet interact with one another forming a hydrophobic interior that acts as a permeability barrier [1] . The hydrophilic head is made up of Gycerol and a phosphate group - it is the phosphate group which makes the head hydrophilic. The hydrophobic tail is made up of 2 fatty acid chains, one of which usually contains a Cis double bond (C=C). This double bind causes the tail to 'kink' which affects the packing structure and fluidity of the bilayer. In mammalian plasma membranes 4 main structures of phospholipids can be found [2] :

        As well as these, the membrane also contains various other types of lipid such as cholesterol and proteins. These molecules contribute significantly to the mass of the membrane. Some of the fatty acids in the phospholipid molecules are unsaturated, with one or more carbon-carbon double bonds in its hydrocarbon chain. These double bonds create a kink in the hydrophobic tails. These kinks prevent adjacent phospholipid molecules from packing too close together, which causes an increase in the fluidity of the bilayer. The length of the fatty acid tails also has an effect on the fluidity of the bilayer. If the bilayer has shorter fatty acid chains they are less likely to 'stick' together and they'll be less tightly packed together increasing the fluidity of the membrane. The bilayer is arranged so that the phospholipid heads face outwards and the fatty acid chains face inwards, with cholesterol and proteins scattered throughout the membrane. This structure is described as fluid because the phospholipids can diffuse along the membrane [3] [4] . The bilayer can form spontaneously when in an aqueous environment which means it is also self-sealing. This is due to how the hydrophobic tail and hydrophilic head react when they come in contact with water. The hydrophilic head is soluble in water due to it being charged or polar. This allows it to form electrostatic forces or hydrogen bonds with the water molecules. However, the hydrophobic tail is insoluble in water due to it being uncharged and non-polar meaning it cannot form any interactions with water molecules. Therefore as the bilayer forms, the phospholipids are arranged so that the tails are in the middle of the bilayer and the heads are on the outside [5] [6] .



Bemerkungen:

  1. Dut

    Wunderbar, das ist ein sehr wertvoller Satz

  2. Kingsley

    Neugierige Frage

  3. Faelabar

    Ich weiß, wie es geht ...

  4. Brogan

    Vielen Dank, dass Sie sich für Ratschläge entschieden haben, wie kann ich Ihnen danken?

  5. Dante

    Diese geniale Idee gerade graviert



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