Auf­ga­be Aqua­po­ri­ne

Lö­sungs­vor­schlag Va­ri­an­te 2

Auf­ga­be 1

Die Ge­schwin­dig­keit des Was­ser­trans­ports ist in be­stimm­ten Zel­len höher als durch ein­fa­che Dif­fu­si­on zu er­war­ten ist. Es gibt spe­zi­el­le Trans­port­pro­te­ine, die Ka­nä­le bil­den (cryo­elek­tro­nen­mi­kro­sko­pi­sche Mes­sun­gen, Rönt­gen­struk­tur­ana­ly­se). Die Ka­nä­le bil­den eine Eng­stel­le in der Mitte mit be­stimm­ten Ami­no­säu­ren, die spe­zi­el­le Funk­tio­nen haben (Elek­tro­nen­kris­tal­lo­gra­phie).

Auf­ga­be 2

H-Brü­cken wer­den von allen Was­ser­mo­le­kü­len un­ter­ein­an­der ge­bil­det. Pro­to­nen kön­nen über diese H-Brü­cken des Was­sers „sprin­gen“ und damit trans­por­tiert wer­den.

Aqua­po­ri­ne er­mög­li­chen Was­ser­mo­le­kü­len den Trans­port, Pro­to­nen­trans­port wird ver­hin­dert. Der Was­ser­trans­port wird er­mög­licht durch eine kurz­zei­ti­ge Auf­lö­sung der H-Brü­cken an der Eng­stel­le und Bil­dung von H-Brü­cken mit As­pa­ra­gin­mo­le­kü­len. Pro­to­nen kön­nen die Eng­stel­le nicht pas­sie­ren, da sie nicht mit den As­pa­ra­gin­mo­le­kü­len in Wech­sel­wir­kung tre­ten kön­nen, da sie von einer Hy­drathül­le um­ge­ben sind. Die Bil­dung und Lö­sung der H-Brü­cken zwi­schen Was­ser und As­pa­ra­gin er­for­dert we­sent­lich we­ni­ger En­er­gie als bei Pro­to­nen. Durch die Un­ter­bre­chung der H-brü­cken zwi­schen den  Was­ser­mo­le­kü­len ist ein schnel­les Pas­sie­ren der Eng­stel­le mög­lich.

Auf­ga­be 3

Com­pu­ter­si­mu­la­ti­on las­sen eine Be­ob­ach­tung der Be­we­gung ein­zel­ner Mo­le­kü­le zu (im Elek­tro­nen­mi­kro­skop nicht mög­lich). Die Be­we­gun­gen kön­nen be­rech­net wer­den. Be­rech­ne­te Be­we­gun­gen kön­nen mit den ge­mes­se­nen Durch­fluss­ge­schwin­dig­kei­ten ver­gli­chen wer­den.

Hilfe

In der Gra­fik sind die Was­ser­stoff­ato­me der Ami­no­säu­ren nicht ein­ge­zeich­net.
Schü­le­rin­nen und Schü­ler, die Pro­ble­me mit der Dar­stel­lung des Ku­gel­mo­dells haben, kön­nen die fol­gen­de Gra­fik als Hilfe er­hal­ten.

Quel­le Ab­bil­dung: ZPG Bio­lo­gie, ver­än­dert nach A. Mei­sert
MNU 07 Jahr­gang 62, Ok­to­ber 2009, S. 429

Va­ri­an­te 2

Va­ri­an­te 1

Lö­sung Va­ri­an­te 1

 

Auf­ga­be Aqua­po­ri­ne: Her­un­ter­la­den [pdf] [188 KB]

Auf­ga­be Aqua­po­ri­ne: Her­un­ter­la­den [doc] [135 KB]