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temperaturabhängigkeit der sauerstoffbindung am hämocyanin
 
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MAx_



Anmeldungsdatum: 27.02.2017
Beiträge: 1

BeitragVerfasst am: 27. Feb 2017 19:07    Titel: temperaturabhängigkeit der sauerstoffbindung am hämocyanin Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Liebe Community,
Vor kurzem hatten wir im Biologieunterricht eine Aufgabe zum Thema O2 Transport im Blut. Dazu bekamen wir ein Diagramm, in welchem die Temperaturabhängigkeit der Sauerstoffbindung am Hämocyanin erlärt werden sollte.
Das Diagramm aus dem Lehrbuch zeigte, das bei höherer Temperatur die O2 Sättigung erst bei höherem Partialdruck erreicht ist und bei niedriger Temperatur sie schon bei geringem Patrialdruck ca. 100 % O2 Sättigung besitzt.
Nun entgegnete meine Lehrerin, dass diese Beschriftung falsch sei! Bei höherer Temperatur ist die O2 Sättigung schon bei geringem Partialdruck erreicht, das gleiche dann umgedreht bei niedriger Temperatur.
Somit, erklärte sie, sterben bestimmte Tintenfische bei kälterer Umgebung.

Meine Ideen:
Meine These ist, dass das Diagramm doch richtig war. Ist es nicht "besser", wenn die 02 Sättigung erst bei hohem Partialdruck erreicht ist, weil man damit ja mehr 02 pro Blutzelle transportieren kann und das bei bei hoher Temperatur nur gegeben ist?

Ich stellte mich also stur, aber sie blieb bei ihrer Aussage.
Ich bedanke mich im vorraus für Antworten.
LG smile
Hedera



Anmeldungsdatum: 08.03.2011
Beiträge: 657

BeitragVerfasst am: 28. Feb 2017 10:07    Titel: Antworten mit Zitat

Das klingt mir hier sehr nach einem Missverständnis auf beiden Seiten.

Es gilt grundsätzlich:

In Wasser/Flüssigkeiten wird mit steigendem Sauerstoff-Partialdruck und gleichbleibender Temperatur mehr Sauerstoff gelöst.
Bei konstanten Partialdruck und steigender Temperatur wird weniger Sauerstoff gelöst.

Bei Proteinen gilt im in der Regel selbiges. Die Bindungsaffinität hängt von der Temperatur und dem Partialdruck ab. Allerdings gilt hier zumindest in einem gewissen Rahmen, dass mit steigendem Druck und steigender Temperatur mehr gebunden werden kann. Der Unterschied liegt vorallem daran, dass wir hier eine chemische Bindung haben und eben keine einfach Lösung des Sauerstoffs.

Jetzt stellt sich die Frage, wie das ausgelegt ist.
Absoult betrachtet kann Hämocyanin bei hoher Temperatur und gleichem Partialdruck mehr Sauerstoffbinden als bei niedrigen.
Allerdings heißt das nicht zwangsläufig, dass auch relativ betrachtratet mehr gebunden werden kann.
Betrachtet man Hämocyanin in Abhängigkeit von der Temperatur, so kann mehr Sauerstoff gebunden werden, wenn diese steigt.
Das beudetet allerdings auch, dass ein höherer Partialdruck nötig ist um bei hoher Temperatur 100% zu erreichen.

100% bei 15 °C sind aber nicht gleich 100% bei 20°C.
Sagen wir mal einfach, dass 100% bei 15°C 50 Moleküle sind und bei 20°C 100. Der Partialdruck muss/kann daher bei geringen Temperaturen ruhig niedriger sein.

Zitat:

Meine These ist, dass das Diagramm doch richtig war. Ist es nicht "besser", wenn die 02 Sättigung erst bei hohem Partialdruck erreicht ist, weil man damit ja mehr 02 pro Blutzelle transportieren kann und das bei bei hoher Temperatur nur gegeben ist?


Diese These macht leider wenig Sinn. Der Partialdruck ist üblicherweise konstant. Es ist daher wichtig, möglichst viel Sauerstoff binden zu können. In der Regel ist es so oder so das Optimum. Mehr bringt daher nichts, denn es ist realtiv zum Partialdruck eben schon 100%.
jörg



Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg

BeitragVerfasst am: 28. Feb 2017 10:23    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde das Ganze folgendermassen interpretieren:

MAx_ hat Folgendes geschrieben:
.
Das Diagramm aus dem Lehrbuch zeigte, das bei höherer Temperatur die O2 Sättigung erst bei höherem Partialdruck erreicht ist und bei niedriger Temperatur sie schon bei geringem Patrialdruck ca. 100 % O2 Sättigung besitzt.


Das ist vollkommen richtig.

Die Tintenfisch ersticken auch nicht, weil das Hämocyanin den Sauerstoff nicht ausreichend binden kann, sondern, weil es ihn in der Peripherie nicht mehr ausreichend für eine Gewebeoxygenierung zur Verfügung stellt. In der Peripherie ist der Sauerstoffpartialdruck gering und Sauerstoff kann vom Transportermolekül abgegeben werden. Je höher die Temperatur, desto niedriger die Affinität des Hämocyanins für Sauerstoff, ergo kann der Sauerstoff bei den niedrigen Partialdrücken in der Peripherie besser abgegeben werden und eine adäquate Oxygenierung des Gewebes erfolgen. Wenn bei niedrigen Temperaturen auch ein niedrigerer Partialdruck zur vollständigen Sättigung des Hämocyanins führt, bedeutet dies, dass der Sauerstoff bei den niedrigen Partialdrücken in der Gewebsperipherie am Hämocyanin "hängen" bleibt und eben nicht an das Gewebe abgegeben werden kann. Damit erstickt der Tintenfisch, obwohl das Hämocyanin gut gesättigt ist.

Andersherum sind in dem Umgebungsmedium bei niedrigerer Temperatur - wie Hedera bereits bemerkte - weniger Sauerstoffmoleküle bei gleichem Partialdruck verfügbar, weil das Löslichkeitsprodukt von Sauertoff in Wasser eben auch temperaturabhängig ist. Damit bedeutet eine höhere Affinität des Hämocyanins eben auch, dass das Blut bei niedrigen Temperaturen überhaupt noch adäquat gesättigt werden kann.

Irgendwas ist halt immer: Entweder das Hämocyanin könnte bei niedrigen Temperaturen nicht adäquat gesättigt werden oder die Gewebsoxygenierung wird ineffektiver. Die Molluskeln scheinen das zweitgnannte Prinzip etabliert zu haben.....


Also: Deine Ansicht stimmt, deine Begründung (wie Hedera bereits sagte) ist quatsch.

Aber ich weiss nicht, ob deine Lehrerin nicht vielleicht der Meinung ist, dass eine gute Hämocyanin-Sättigung bedeutet, dass auch eine gute Gewebsoxygenierung erfolgt. Dieser Schluss würde zu ihrer Interpretation passen, stimmt aber eben nicht. Mache dir auch immer klar, wo im Körper welche Partialdrücke herrschen.

Hedera hat Folgendes geschrieben:

Absoult betrachtet kann Hämocyanin bei hoher Temperatur und gleichem Partialdruck mehr Sauerstoffbinden als bei niedrigen.


Da verstehe ich nicht ganz, was damit gemeit sein soll. Wenn die Affinität des Hämocyanins für Sauerstoff bei niedrigerer Temperatur höher ist, wird eben nicht bei höherer Temperatur mehr Sauerstoff gebunden, weder relativ noch absolut. Die Sättigung zeigt an, wieviele Moleküle mit Sauerstoff gesättigt sind. Wenn man davon ausgeht, dass das Repertoire an Molekülen, also die Anzahl an Sauerstofftransportern sich nicht mit der Temperatur verändert, so muss davon ausgegangen werden, dass der relative und der absolute Wert sich deckungsgleich verhalten. Wie du schon selbst gesagt hast, wir sprechen hier nicht über die Löslichkeit von Gasen in einem Medium, sondern von der Affinität einer Trägersubstanz....

Hedera hat Folgendes geschrieben:
[...] denn es ist realtiv zum Partialdruck eben schon 100%.

Nein, die Sättigung ist 100%, wenn alle Hämocyaninmoleküle mit Sauerstoff besetzt sind. Damit ist die Sättigung eben nicht in Relation zum Partialdruck im Umgebungsmedium zu sehen, sondern in Relation zu den vorhandenen Trägermolekülen, also den Hämocyaninmolekülen. 50% Sättigung bedeutet, dass 50% der Sauerstofftransportkapazität erreicht ist, also dass die Hälfte aller Hämocyaninmoleküle mit Sauerstoff "besetzt" sind...

Aber für eine allgemeinbildende Schule schon eine nicht ganz einfache Aufgabe.....

_________________
RNA?- just another nucleic acid?
Hedera



Anmeldungsdatum: 08.03.2011
Beiträge: 657

BeitragVerfasst am: 28. Feb 2017 16:47    Titel: Antworten mit Zitat

Es geht hier eigentlich garnicht um die Erstickung der Tintenfische. Die Sättigung des Hämocyanins hierfür zu nutzen ist auch Unsinn. Dass die Tintenfische ersticken hat eine realtiv komplexe physiologisch Ursache. Order man fasst es kurz zusammen: Sie sind einfach nicht an die Temperaturen angepasst. Es gibt Tintenfischarten, die kommen mit 0°C klar, weil sie angepasst sind (da spielt der pH-Wert mit rein, die O2-Löslichkeit der Hämolymphe, der Sauerstoffgradient usw...). Hämocyanin ist hier nur eine Teilkomponente. Allein deshalb ist die Aussage der Lehrerin nicht zielführend. Sie versucht den Bogen einer rein biochemischen Beobachtung auf einen physiologischen Prozess zu übertragen und ignoriert, dass die Beobachtung nicht hinreichend für diese Erklärung ist. Aber wir Jörg ja auch schon anmerkte ist es ein komplexes Thema...


Zitat:

Da verstehe ich nicht ganz, was damit gemeit sein soll. Wenn die Affinität des Hämocyanins für Sauerstoff bei niedrigerer Temperatur höher ist, wird eben nicht bei höherer Temperatur mehr Sauerstoff gebunden, weder relativ noch absolut. Die Sättigung zeigt an, wieviele Moleküle mit Sauerstoff gesättigt sind. Wenn man davon ausgeht, dass das Repertoire an Molekülen, also die Anzahl an Sauerstofftransportern sich nicht mit der Temperatur verändert, so muss davon ausgegangen werden, dass der relative und der absolute Wert sich deckungsgleich verhalten. Wie du schon selbst gesagt hast, wir sprechen hier nicht über die Löslichkeit von Gasen in einem Medium, sondern von der Affinität einer Trägersubstanz....

Ja, das ist Quatsch... War heute morgen etwas in Eile und habe ignoriert, dass die Sättigung sich ja auf Moleküle bezieht... Grins
Zitat:
jörg



Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg

BeitragVerfasst am: 28. Feb 2017 17:29    Titel: Antworten mit Zitat

Hedera hat Folgendes geschrieben:
Es geht hier eigentlich garnicht um die Erstickung der Tintenfische.


MAx hat von Erstickung nichts geschrieben, ich habe das erwähnt, weil so die originale Abi-Aufgabe lautete.
Wie dem auch sei, habe mir schon gedacht, dass es da mehr gibt (zumal fast alle physiologischen Reaktionen zumindest auch pH-abhängig sind...), weiß ich aber dann auch nicht genau (bin kein Molluskel-Experte...). Also habe ich das versucht, mit den gegebenen Informationen zu erklären.

Und darum geht es ja bei solchen Aufgaben: Ein Phänomen auf der Grundlage gegebener Informationen zu erklären versuchen.

Fazit: Deine Lehrerin hat unrecht, wenn wir davon ausgehen, dass sie das sagte, was du hier geschrieben hast.

Ich kann mich da nur wiederholen:

jörg hat Folgendes geschrieben:

Aber ich weiss nicht, ob deine Lehrerin nicht vielleicht der Meinung ist, dass eine gute Hämocyanin-Sättigung bedeutet, dass auch eine gute Gewebsoxygenierung erfolgt. Dieser Schluss würde zu ihrer Interpretation passen, stimmt aber eben nicht.

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