Bereits William Hewson untersuchte um 1760 bis 1770 menschliches Blut und experimentierte mit Erythrocyten (rote Blutkörperchen), wie bereits auf der ersten Seite dieses Kurses dargestellt wurde. 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.
Auf dieser Seite ist der Versuch ausfürlich beschrieben.
Eine der schwierigsten Teilaufgaben bei diesen Experimenten war die Berechnung der Oberfläche eines Erythrocyten [2]. Diese hatten ja keine Kugelform, sondern glichen eher einem ausgelutschten Bonbon.
Dimensionen roter Blutkörperchen
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende
In der obigen Tabelle sehen wir einen Ausschnitt aus der großen Tabelle, die Gorter und Grendel in ihrem nur fünfseitigem Artikel veröffentlicht hatten [3].
Aufgabe 7
Beschreiben Sie die Tabelle und ergänzen Sie die drei fehlenden Zahlen!
Schema einer Lipid-Doppelschicht
Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: public domain.
Diese Abbildung zeigt eine solche Lipid-Doppelschicht (engl.: Lipid-Bilayer). Zusammengehalten werden die beiden Schichten durch hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den Fettsäure-Resten der beiden Schichten.
Aufgabe 8
Ölsäure ist eine Fettsäure mit 18 Kohlenstoff-Atomen. Der Abstand zwischen zwei C-Atomen beträgt 154 pm. Heute weiß man, dass eine Lipid-Doppelschicht ca. 8 bis 10 nm dick ist.
Berechnen Sie die Dicke einer Membran, die aus zwei Lagen von Ölsäure-Molekülen besteht und vergleichen Sie das Ergebnis mit der Dicke einer Lipid-Doppelschicht.
Finden Sie Gründe für die eventuellen Abweichungen.
Merktext
Nach dem Gorter-Grendel-Modell besteht eine Biomembran aus einer Lipid-Doppelschicht, daher spricht man auch vom Lipid-Doppelschicht-Modell (engl.: Lipid bilayer model).
Die hydrophilen "Köpfe" der Lipide weisen dabei nach außen hin, die lipophilen "Schwänze" befinden sich innerhalb der Membran. Zusammengehalten wird die Doppelschicht durch hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den Fettsäure-Resten der Lipide.
Aufgabe 9
Fassen Sie mit eigenen Worten zusammen, was man unter dem hydrophoben Effekt versteht und welche Rolle er bei der Bildung von Lipid-Doppelschichten spielt.
Quellen:
- Stillwell: An Introduction to Biological Membranes. Elsevier Science 2016
- Davson: Growth of the Concept of the Paucimolecular Membrane. Circulation, Volume XXVI, November 1962.
- Gorter, Grendel: On bimolecular Layers of Lipoids on the Chromocytes of the Blood. J Exp Med. 1925 Mar 31; 41(4): 439–443
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