ZirkelschlagArbeitsblätter / Themen A–Z / Biologie
Membranen & Transport
Biologie · Klasse 11 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
LehrplanHessen: E.1 Struktur und Funktion von Zellen
Diffusion, Osmose und aktiver Transport, dazu die Rechnungen zu Wasserpotential, Massenänderung und Oberflächen-Volumen-Verhältnis.
Worum es geht
Die Biomembran ist eine Lipiddoppelschicht mit Proteinen. Kleine unpolare Stoffe diffundieren hindurch, Ionen und polare Moleküle brauchen Kanäle oder Carrier. Passiv heißt: mit dem Gefälle, ohne ATP. Aktiv heißt: gegen das Gefälle, mit Energie, z. B. die Na⁺/K⁺-ATPase. Osmose ist die Diffusion von Wasser durch eine selektiv permeable Membran.
Die Regeln
| Größe | Regel | Beispiel |
|---|---|---|
| Wasserpotential | Ψ = Ψₛ + Ψₚ; reines Wasser Ψ = 0 kPa | −800 kPa + 300 kPa = −500 kPa |
| Wasserfluss | vom höheren zum niedrigeren Ψ | von −400 kPa nach −500 kPa |
| Massenänderung | (m_nachher − m_vorher) / m_vorher · 100 % | isotonisch, wo die Änderung 0 % ist |
| Oberfläche/Volumen (Würfel) | O/V = 6a² / a³ = 6/a | größere Zelle, kleineres Verhältnis |
| Ficksches Gesetz | Rate ∝ Fläche · Konzentrationsdifferenz / Strecke | doppelte Strecke, halbe Rate |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Zelle A: Ψₛ = −800 kPa, Ψₚ = 300 kPa. Zelle B: Ψₛ = −600 kPa, Ψₚ = 200 kPa. In welche Richtung fließt Wasser?
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Ψ von A | −800 + 300 = −500 kPa | gelöste Stoffe senken Ψ, der Wanddruck erhöht es |
| 2 · Ψ von B | −600 + 200 = −400 kPa | gleiche Formel |
| 3 · Vergleichen | −500 kPa < −400 kPa | der negativere Wert ist der niedrigere |
| 4 · Richtung | von B nach A | Wasser fließt zum niedrigeren Wasserpotential |
Der typische Fehler
Beträge statt Werte vergleichen. 500 ist größer als 400, also scheint A das höhere Potential zu haben, und man lässt das Wasser von A nach B fließen. Wasserpotentiale von Zellen sind aber negativ; −500 kPa liegt tiefer als −400 kPa. Wasser »fällt« wie ein Ball zum tieferen, also negativeren Wert.
So prüfst du dein Ergebnis
Vorzeichen und Plausibilität. Das Ψ einer Zelle ist höchstens 0 kPa. Wasser fließt immer zu dem Ort mit mehr gelösten Teilchen, wenn die Drücke gleich sind. Bei der Massenänderung: Zunahme heißt, die Lösung war hypotonisch zum Gewebe.