Herzlich Willkommen zu diesem neuen Lehrgang zum Thema "Biomembranen". Dieser Lehrgang oder Kurs ist sowohl für das Selbststudium geeignet, wie auch für den Einsatz im Distanzunterricht. Natürlich kann dieser Lehrgang auch im regulären Unterricht eingesetzt werden.
Zu Beginn unseres Kurses setzen wir uns zunächst mit der Geschichte der Membranforschung auseinander. Diese Geschichte beginn viel früher, als man erwartet, nämlich schon in der Antike...
Lesen Sie sich zunächst die oben genannte Seite zur Geschichte der Membranforschung durch, und lösen Sie dann die folgenden Aufgaben.
Achtung: Die Seite "Geschichte der Membranforschung" verweist auf zwei wichtige Versuche, die in der Membranforschung eine entscheidende Rolle gespielt haben. Diese beiden Seiten sollten Sie sich ebenfalls gründlich zu Gemüte führen, sie sind für die Aufgaben 3 bis 6 wichtig.
Aufgabe 1
Fassen Sie die wichtigen Stationen der Geschichte der Membranforschung (von der Antike bis kurz vor Gorter/Grendel) übersichtlich zusammen, beispielsweise als Tabelle oder Flussdiagramm.
Aufgabe 2
Erläutern Sie, was passieren würde, wenn man ein paar Mikroliter eines Membranlipids nicht auf eine Schicht aus Wasser geben würde, sondern auf eine Schicht aus Hexan? Hexan ist eine sehr unpolare Flüssigkeit.
Aufgabe 3
Berechnen Sie, wie viele Lipidmoleküle sich in einer Membranfläche von 1 µm2 befinden und wie viele dieser Moleküle eine Kante dieses winzigen Quadrates belegen.
Hinweise:
a) Ein Lipid-Molekül bedeckt eine Fläche von ca. 7 nm2.
b) 1 mm = 1000 µm = 1.000.000 nm.
Aufgabe 4
Angenommen, eine Schülerin, die den Ionenfallenversuch durchführen möchte, hat die Versuchsanleitung nicht genau gelesen und daher eine leicht saure Neutralrot-Lösung (pH < 7) zu den Zwiebelzellen gegeben. Dann fragt sie ihre Lehrerin, wieso sie unter dem Mikroskop keine Rotfärbung der Zwiebelzellen sehen kann.
Erklären Sie dieser Schülerin, was sie falsch gemacht hat und wieso ihr Versuch nicht funktioniert hat.
Aufgabe 5
Das Pökeln (oder Einpökeln) ist ein altes Konservierungsverfahren, bei dem Fleisch oder andere wasserhaltige Lebensmittel mit Kochsalz, Nitrat, Nitrit oder anderen Salzen behandelt werden.
Erläutern Sie die molekularen Vorgänge, die beim Pökeln dafür sorgen, dass das Lebensmittel haltbarer gemacht wird und diskutieren Sie, ob der Ionenfallenversuch ein gutes Modell für das Pökeln ist.
Aufgabe 6
Benjamin Franklin nahm 1772 einen Teelöffel Olivenöl und schüttete das Öl in einen See. Das Öl breitete sich sehr schnell über eine sehr große Fläche aus. Ein normaler Teelöffel nimmt ein Volumen von ca. 5 ml auf.
Berechnen Sie, wie viele Quadratmeter die Fläche des Ölflecks gewesen sein musste, wenn man von einer Länge von 1,3 nm für ein Ölsäure-Molekül ausgeht.
Hinweise:
1 nm = 10-3 µm = 10-6 mm = 10-9 m.
Bereits William Hewson untersuchte um 1760 bis 1770 menschliches Blut und experimentierte mit Erythrocyten (rote Blutkörperchen). Erythrocyten spielten auch eine wichtige Rolle bei einem der wichtigsten Versuche der Membranforschung, der. 1925 schließlich zur Publizierung des Lipid-Bilayer-Modells führte.
An der Entwicklung des Lipid-Bilayer-Modells waren mehrere Forscher beteiligt. Am bekanntesten sind wohl Evert Gorter (1881-1954) und sein Assistent F. Grendel. Beide Forscher haben an der Universität Leiden Holland geforscht. Interessant ist, dass Gorter eigentlich ein Kinderarzt war, der nur nebenberuflich und unbezahlt geforscht hat.
Diese beiden Forscher erzielten 1925 einen entscheidenden Durchbruch, dem wir das berühmte Gorter-Grendel-Modell der Zellmembran verdanken. Und damit wären wir auch schon beim zweiten Teil unseres Lehrgangs.
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