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Thema:

Biomembranen

(2958x gelesen)

Seiten: 1 2

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Beitrag von pitililu

07.11.2005 20:12:52

pitililu

pitililu hat kein Profilbild...

versuch doch mal google

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Beitrag von Jacob87

07.11.2005 20:12:55

Jacob87

Jacob87 hat kein Profilbild...

größere, insbesondere hydrophile (wasserlösliche) Molekühle (z.B. Zucker) und Ionen können durch die Lipid-Doppelschicht nicht hindurchtreten. Da derartige Molekühle aber in die verschiedene Reaktionsräume der Zelle gelangen müssen, gibt es für sie besondere Transport_vorgänge durch die Membran. Diesen Transport führen Membranproteine durch. Diese sind zum Teil sehr spezifisch und transportieren nur ganz bestimmte Molekühle (z.B. Glucose) oder bestimmte Ionen.
mehr??

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Beitrag von MrTommy

07.11.2005 20:13:37

MrTommy

Profilbild von MrTommy ...

ja durch die doppellipidschicht geht so einiges^^ wenn se semipermeabel is

schau am besen bei wikipedia nach carriertransporten rein! git zwei stück aktive und passive is ganz easy! manchmal geht auch über diffusion!

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Beitrag von pitililu

07.11.2005 20:15:04

pitililu

pitililu hat kein Profilbild...


Biomembran
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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Biomembranen, auch Einheitsmembranen genannt, sind häutchenartige Abgrenzungsstrukturen (Membranen) einer lebenden Zelle. Biomembranen umgeben die Zelle als Zellmembran und definieren sie so als Einheit. Innerhalb der Zelle werden Biomembranen von Organellen verwendet, um sich vom Cytoplasma abzugrenzen.
Inhaltsverzeichnis
[Verbergen]

* 1 Aufbau einer Biomembran
* 2 Geschichte der Modell-Entwicklung
* 3 Eigenschaften von Biomembranen
* 4 Funktionen von Biomembranen

[Bearbeiten]

Aufbau einer Biomembran

Eine Biomembran ist eine geschlossene "Blase" aus einer Lipid-Doppelschicht. Sie bildet also nach innen und außen eine geschlossene, hydrophile Oberfläche.
Schema einer Lipid-Doppelschicht
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Schema einer Lipid-Doppelschicht

Die Bausteine der Lipid-Doppelschicht sind Phospholipide. Das sind amphiphile Moleküle aus Phosphat, Glycerin und zwei Fettsäuren. Das Glycerin ist mit den Fettsäuren und dem Phosphat verestert. Das Phosphat wiederum ist mit kleinen, stark polaren Molekülen wie Ethanolamin, Serin oder Cholin verestert.

Die Lipide der Membran bewegen sich leicht in der Ebene (seitlicher Platztausch), ein Austausch zwischen den beiden Schichten ist sehr selten. Für eine gezielte Bewegung von einer Membranseite zur anderen, Flipflop genannt, wird ATP benötigt.

Die Fluidität der Membran hängt von der Art der Fettsäurereste der Lipide und von der Zahl der integralen (eingelagerten) Moleküle ab:

Je mehr ungesättigte Doppelbindungen in den Fettsäurenresten sind, desto flüssiger ist die Membran, je weniger, desto zähflüssiger. Cholesterin zum Beispiel vermindert einerseits die Fluidität, verhindert aber bei niedrigen Temperaturen, dass sich die Membran gelartig verfestigt.
Einbau eines Vitamin-E-Moleküls (Tocopherol) in eine Biomembran
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Einbau eines Vitamin-E-Moleküls (Tocopherol) in eine Biomembran

Vitamin E ist ein Antioxidans (wie Vitamin C), es schützt die ungesättigten Fettsäurereste der Phospholipide der Biomembran vor der Zerstörung (Lipidperoxidation) durch freie Radikale.

Jede Zelle identifiziert sich mit Hilfe ihrer peripheren Proteine nach außen hin (siehe Antigen). Diese peripheren Moleküle liegen oder "schwimmen" auf der Membran. Zusätzlich dazu hängen zur Markierung an der Außenseite der Zellmembran oft kurzkettige, teilweise bäumchenartig verzweigte Kohlenhydratverbindungen an den Proteinen und an den Lipiden. Man spricht dann von Glykoproteinen bzw. Glykolipiden. Die nach außen ragenden Strukturen der Zellmembran haben vielfach Rezeptor-Funktion. Diese Glykoproteine und Glykolipide bilden auch die Glykokalyx, die bei Zellen ohne Zellwand für Stabilität sorgt.

Integrale Proteine sind Moleküle, die vollständig durch die Lipid-Doppelschicht ragen. Dabei sorgen Transportproteine für den Stoffaustausch mit der Umwelt. Sie bilden unter anderem Ionenkanäle (Tunnelproteine). Andere sitzen in der Membran, wobei hydrophobe Bezirke an ihrer Oberfläche mit den hydrophoben Schwänzen der Lipidmoleküle in Wechselwirkung treten können und hydrophile Bezirke nach außen gekehrt werden. Andere wichtige Vertreter der integralen Proteine sind die Carrier-Proteine. Diese "Pumpen" transportieren aktiv unter ATP-Verbrauch Moleküle entgegen dem Konzentrationsgefälle. Dies ist zum Beispiel wichtig beim Aufrechterhalten des Ruhepotentials bei Axonen von Nervenzellen. Darüber hinaus werden so auch Systeme wie Second messenger möglich.
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Geschichte der Modell-Entwicklung

* 1925 wurde von den niederländischen Wissenschaftlern Gorter und Grendel das Bilayer-Modell entwickelt: Phospholipide mit hydrophilen Gruppen sind als Doppelschicht in der Membran so angeordnet, dass die hydrophilen Gruppen der Lipide jeweils nach außen zeigen, die hydrophoben in das Innere der Doppelschicht. Allerdings ließen die beiden Forscher mit ihrem Modell den großen Proteinanteil der Biomembran völlig außer Acht.

Schema einer Lipid-Doppelschicht mit peripheren Proteinen (Sandwich-Modell)
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Schema einer Lipid-Doppelschicht mit peripheren Proteinen (Sandwich-Modell)

* 1936 stellten J. F. Danielli und H. Davson das klassische Modell zum Bau einer Biomembran vor: Die Biomembran besteht aus einer bimolekularen Lipidschicht. Die hydrophoben Schwänze der Lipide stehen sich gegenüber, die hydrophilen Köpfe sind von Proteinen überzogen. Kurz: Protein - Lipiddoppelschicht - Protein ("Sandwich"-Struktur). Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Biomembranen lassen einen dreischichtigen Aufbau erkennen: zwei äußere Schichten (je 2,5 nm dick) und eine mittlere Schicht (3 nm dick).

* 1972 entwickelten S. J. Singer und G. L. Nicolson das noch heute gültige Flüssig-Mosaik-Modell ("fluid mosaic model" für eine Biomembran:

Globuläre Proteinmoleküle "schwimmen" in einem bimolekularen Lipidfilm. Der Lipidfilm verhält sich wie eine zähe Flüssigkeit, die Lipidmoleküle sind parallel der Membranebene beweglich, ebenso können sich die Proteinmoleküle in der Membran parallel verlagern. Membranen werden deswegen auch als zweidimensionale Flüssigkeiten bezeichnet. Integrale Proteine, auch assoziierte Proteine genannt, reichen durch die Membran hindurch. Periphere Proteine sind der Lipid-Doppelschicht aufgelagert.
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Eigenschaften von Biomembranen

Biomembranen sind semi-bzw. selektivpermeabel:

* Nach der Lipid-Filter-Theorie sind Membranen von winzigen Poren (Durchmesser ca. 0,4 nm) durchsetzt. Daher können kleine hydrophile Moleküle, wie Wasser-, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid-Moleküle leicht durch die Membranen dringen.
* Hydrophile Moleküle mit einer Molekülmasse von über 80 u können jedoch meist nicht mehr hindurch.
* Da ein Großteil der Membran aus Lipiden aufgebaut ist, zerstören Lipidlösungsmittel und Lipasen die Membranen.
* Wenn sich zwei Membranen berühren ordnen sich die Lipidmoleküle aufgrund der ähnlichen Grundstruktur aller Biomembranen so um, dass sie zu einer kontinuierlichen Struktur verschmelzen. Daher können auch größere Partikel die Membran passieren, ohne dass dabei "Löcher" auftreten, indem die Partikel von der Membran umgeben werden. Bei der Exozytose wird die Fläche der Zellmembran größer, bei der Endozytose kleiner. (siehe auch Phagozytose und Pinozytose)
* Aus diesem Grund hinterlässt selbst ein Einstich mit einer Pipette kein "Loch" in der Membran.

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Funktionen von Biomembranen

* Das Cytoplasma einer Zelle wird durch die Zellmembran nach außen abgegrenzt. Diese Biomembran nennt man Plasmamembran, Plasmalemma oder Membrana cellularis.

* Biomembranen sorgen für eine Kompartimentierung der Zelle: Die meisten Zellen enthalten unterschiedlich gestaltete Reaktionsräume (Kompartimente wie Zellorganellen und Vakuolen), die gegeneinander durch Biomembranen abgegrenzt sind.

* Alle Biomembranen trennen einzig und allein plasmatische Phasen von nicht plasmatischen Phasen ab. Um zwei plasmatische Bereiche voneinander zu trennen, wird eine Doppelmembran benötigt.

* Biomembranen stellen eine Diffusionsbarriere dar und halten Stoffkonzentrationsgefälle zwischen verschiedenen Zellkompartimenten aufrecht. Damit erfüllen sie eine wesentliche Aufgabe bei der Aufgabenverteilung der Organellen.

* Sie dienen der Transportvermittlung und regulieren das Fließgleichgewicht zwischen den Zellkompartimenten, sind also essentiell für den Stoffwechsel.

* Als Vesikel dienen sie der Stoffkontrolle und dem Transport.

Von "http://de.wikipedia.org/wiki/Biomembran"

Kategorie: Zellbiologie
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* Diese Seite wurde zuletzt geändert um 12:43, 21. Okt 2005.
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http://de.wikipedia.org/wiki/Biomembran

Biomembran
[ Home ] [ Nach oben ] [ Urey-Effekt ] [ Ursuppe ] [ Hyperzyklus ] [ Frühe Evolution ] [ Biomembran ] [ Begriffserklärungen ]



Eine wesentliche Entwicklung auf dem Weg zu Lebewesen war die Entstehung einer Membran, um einen Reaktionsraum abzugrenzen.

Heutige Zellen sind alle von einer Biomembran umgeben, die aus einer Doppellipidschicht besteht. Diese Membran hat verschiedene Eigenschaften wie z.B. Semipermeabilität.

Bis heute ist die Entstehung der Membran ungeklärt. Es gibt aber verschiedene Modellansätze, die dies zu erklären versuchen.

1. Beim Schütteln einer wässrigen Lösung in der sich Polypeptide, Nucleinsäuren und Kohlenhydrate befinden, bilden sich, nach kurzer Zeit, Kügelchen in denen enzymatische Reaktionen ablaufen und die eine selektive Permeabilität aufweißen.

Diese Kugeln werden Koazervate genannt.

2. Bei einem anderen Versuch entstanden sogenannte Mikrosphären. Diese enstanden durch Auftropfen von Aminosäuren auf heißen Sand, Ton oder ähnliches.

Diese Mikrosphären setzen sich spontan zusammen. Diesen Prozeß bezeichnet man als Self-Assembly.

Viren setzen sich am Ende ihres lysogenen Zyklus ebenso im self-assembly, aus Proteinhülle und RNA, zusammen.

Die Mikrosphären, auch Proteinoide genannt, besitzen selektive permeabilität, manche Mikrosphären können wachsen, sich durch Knospung vermehren, bei Anwesenheit bestimmter Ionen können die Mikrosphären sogar enzymatische Wirkung haben.

Zum Beispiel spalten manche Mikrosphären in Anwesenheit von Mangankationen ATP.

3. Lipidmoleküle bilden an der Luft-/Wassergrenze eine monomolekulare Schicht. Die hydrophoben Teile ragen deshalb aus dem Wasser raus. Wird nun ein Teil der Schicht unter Wasser gezogen bildet sich sofort eine kugelförmige Doppellipidschicht. Mit geeigneten Einschlüssen von organischen Molekülen wäre nun ein abgegrenzter Reaktionsraum mit primitivem Stoffwechsel geschaffen.

4. Ein Produkt einer chemischen Reaktion, z.B. an Pyrit, könnten Fettsäuren sein. Diese Fettsäuren lagern sich nun um den Kern der exotherm verlaufenden Reaktion und bilden eine Doppellipidschicht und Grenzen somit den Reaktionsraum nach außen ab.

Alle vier Modelle lassen sich aufgrund physikalisch-chemischer Erscheinungen erklären und teilweise im Labor nachvollziehen. Die konkrete Entstehung der Membranhülle liegt aber weiterhin im unklaren.

Schick mich wieder hoch Übersicht über das Referat Weiter Hol mich heim

http://www.agstuttgart.de/referate/biomembr.htm



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Biomembran

(biomembrane) In und um Zellen und Zellorganellen vorkommendes Bau- und Funktionselement, aus Lipiden und Proteinen bestehend, welches nur elektronenmikroskopisch sichtbar ist.

In der Abwasserbehandlung kann die Biomembran der am biologischen Abbau beteiligten Mikroorganismen durch den Einsatz von Tensiden i.d.R. negativ beeinflusst bzw. zerstört werden, wobei allerdings eine angepasste biomassespezifische Dosierung unter kontrollierten Bedingungen auch zu einer Leistungssteigerung führen kann.

ww

Bitte senden Sie Ihre e-Mail mit Fragen, Kommentaren usw. an: info@iuv.uni-bremen.de
Copyright © seit 2000 - Institut für Umweltverfahrenstechnik (seit 1990)
Obwohl alle Angaben nach bestem Wissen erstellt werden und laufend Ergänzungen, Korrekturen und Verbesserungen erfolgen, kann für die Angaben keine Gewähr übernommen werden. (Siehe auch Rechtlicher Hinweis)

http://www.wasser-wissen.de/abwasserlexikon/b/biomembran.htm



1.4


Zelluläre Transportvorgänge

1.4.3


Bau der Biomembran

Die Zellmembran ist der äußere Abschluß des Zellinhalts jeder Zelle. Bei Pflanzen- und Bakterienzellen liegt ihr außen noch eine Zellwand auf. Die Zellmembran ist eine Doppelmembran wie nachfolgendes ELMI-Bild zeigt.

Man sieht die Grenze zwischen zwei Zellen mit dem interzellulären Raum und den beiden Doppelmembranen. Sie wird auch Einheitsmembran genannt.

Aufbau einer Einheitsmembran

Alle Membranen bestehen aus Protein und Fett (Lipid). Die Anteile der beiden Bestandteile variieren jedoch. Zum Beispiel:

* Die Zellmembran der Isolierungsschicht bei Nervenzellen ( = Neuronen) genannt Myelin enthält nur 18% Protein und 76% Lipid.
* Die innere Mitochondrienmembran enthält 76% Protein and nur 24% Lipid.
* Plasmamembranen der menschlichen Erythrozyten (roten Blutkörperchen) und Mäuseleber bestehen aus nahezu gleichen Mengen Protein (44, bzw. 49% ) und aus Lipid zu 43, bzw. 52%.

Der grundsätzliche Aufbau wird in der Abb. 1.4.2 dargestellt. Dabei zeigt sich, daß die Lipide in einer Doppelschicht angeordnet und Proteine in verschiedenen Formen in die Membran eingelagert sind. Nach außen ragen die Fortsätze verschiedener Glycolipide und Lipoproteide:

Die Lipidmoleküle sind in den Abbildungen als Kugeln mit in der Regel 2 Schwänzen dargestellt. Diese lagern sich so aneinander, daß die Kugeln eine Ebene bilden und die Schwänze senkrecht aus dieser Ebene herausstehen.

Bei einer Doppelmembran sind die Schwänze einander zugerichtet. Die Kugeln bilden immer den äußeren Abschluß; sie sind wasserlöslich (= hydrophil).

Die beiden Schwänze stellen den fettlöslichen ( = hydrophoben) Teil dar. Eine Membran ist also außen wasserlöslich und innen fettlöslich.

Im Computermodell in Abb. 1.4.3 sind 20 solcher Lipidmoleküle parallel nebeneinander angeordnet.

Ein einzelnes Lipidmolekül sieht wie in Abb. 1.4.4aus. Die tatsächliche Strukturformel eines solchen Lipidmoleküls sieht man links, das Symbol: Kopf mit 2 Schwänzen rechts daneben.

Aus der genauen chemischen Bezeichnung ( z.B. Palmitoyl-) kann man auf die enthaltene Fettsäure Palmitinsäure schließen.

Durch den Aufbau der Membran aus diesen speziellen Lipidmolekülen hat die Membran ganz bestimmte Permeabilitätseigenschaften (Permeabilität = Durchlässigkeit).

Allgemein gesagt ist sie semipermeabel ( = halbdurchlässig), d.h. bestimmte Stoffe passieren die Membran, andere nicht.

Kleine Moleküle wie O2 wandern problemlos durch die Membran, große Moleküle wie Proteine gelangen nicht hindurch, andere benötigen spezielle Membrantunnel..

Auch die Ladung und Löslichkeit der Stoffe, die durch die Membran wollen spielen eine Rolle.

Geladene Teilchen wie Ionen müssen meist unter Energieaufwand ( aktiv) mit speziellen Ionenpumpen durch die Membran gepumpt werden.

Dies gilt auch für so wichtige Stoffe wie Glucose (= Traubenzucker) und Aminosäuren. Alle fettlösliche Stoffe können meist problemlos die Membran durchdringen.

Die Proteine in einer Membran haben besondere Aufgaben. Sie dienen als z.B. als Tunnelproteine ( siehe Abb. 1.4.4 ), um bestimmte Stoffe, die von alleine nicht hindurchtreten können unter Energieaufwand hindurchzuschleusen oder sie bilden Rezeptoren (= "Antennen" ( siehe Abb. 1.4.5), um mit Botenstoffen wie Hormonen Kontakt aufzunehmen ( Signale aufzunehmen) und dadurch Vorgänge in der Zelle auzulösen. Weiterhin können Viren in die Zelle eindringen.



In Abb. 1.4.5 sind verschiedene Rezeptoren einer Zellmemban abgebildet. Diese können aus Protein oder aus Glycoproteinen (Eiweiße mit Kohlenhydraten) bestehen.

Die Bedeutung der Cytoplasmamembran, allgemein von Membranen ist vielfältig:

* Trennung von Reaktionsräumen
* Semipermeable ( = halbdurchlässige) Membran beim Stofftransport, d.h. manche Stoffe können passieren, andere nicht. Sie besitzt Membranporen.
* Ankerpunkt für das Cytoskelett zur Aufrechterhaltung der Form.
* Bindung und Reaktionsort von Enzymen
* Membranen besitzen an der Außenseite Rezeptoren zur Erkennung von Signalstoffen wie Hormone.
* tierische Zellen besitzen auf der äußeren Membran einen zementartigen Stoff der die Zellen zusammenhält.
* Manche Zellen wie Nierenzellen haben einen Saum fingerartiger Ausstülpungen, Mikrovilli genannt zur Oberflächenvergrößerung.
* Die Aufnahme von Flüssigkeit nennt man Pinocytose.
* Die Aufnahme von festen Partikeln heißt Phagocytose.

Ursachen und Mechanismen der Transportvorgänge durch Membranen werden später besprochen.

Membranstrukturen zur Verbindung von Zellen

Proteine der Membran dienen jedoch nicht nur als Rezeptoren oder als Tunnelproteine sondern ermöglichen in Geweben (= Verband gleichartiger Zellen mit gleicher Funktion) den festen Zusammenhalt bzw. interzellulären Stoffaustausch. Inzwischen hat man die Feinstruktur aufgeklärt. Die Abbildung unten zeigt elektronenmikroskopische Aufnahmen der drei Zell-Zell-Verbindungsstrukturen.

Desmosomen Haftpunkte an Zellmembranen, die den Zusammenhalt von auf Zug beanspruchten Geweben ermöglichen. Sie kommen deshalb auch häufig in Epithelien oder Muskelzellen vor. Mit Hilfe von Verbindungsproteinen (Desmoglein und Desmocollin) und je einer Haftplatte stellen sie ein Verbindung mit dem Cytoskellett der Zelle her. Die Abb. 1.4.5 zeigt den Aufbau und ein Beispiel von über Desmosomen verbundenen Epidermiszellen der Haut.

Tight Junctions bestehen ebenfalls aus speziellen Proteinfasern, die benachbarte Zellen miteinader verbinden. Dabei umgürten schmale Bänder aus Membranproteinen die Epithel- und Endothelzellen (z.B. Nieren-, Harnblasen- und Darmepithel, Blut-Hirn-Schranke) vollständig. Dadurch liegen die Zellen fest parallel aneinander, da die Tight-Junction-Proteine (Occludin und Claudin) der beiden Membranen fest aneinander haften. So verhindern sie auch die freie Bewegung von Membrankomponenten und bilden dazu noch eine Diffusionsbarriere. Aus Abb. 1.4.5 kann der Feinbau entnommen werden.

Gap Junctions sind Proteinkanäle (= Konnexone) zwischen benachbarten Nerven-,Sinnes- und Muskelzellen, die durch Plasmabrücken den schnellen Stofftransport kleiner Moleküle ermöglichen. Sie können auch geschlossen werden.

Plasmodesmen sind Membrantunnel bei Pflanzenzellen, die das Cytoplasma der Zellen durch die Membran und Zellwand hindurch verbinden. Jedes Plasmodesma besteht aus kleineren Röhren, durch die auch das ER reichen kann. Viele Pflanzenviren benutzten diese Kanäle, um in die Zellen zu gelangen.



Abb. 1.4.1
Zellmembran (TEM)
100 000 x
























Abb. 1.4.2
Aufbau einer typischen Zellmembran



























Abb. 1.4.3
Lipidschicht im Computermodell


Abb. 1.4.4
Membranlipidmolekül


Abb. 1.4.4
Tunnelproteine










































Abb. 1.4.5
Desmosomen - Tight Junctions - Gap Junctions



Desmosomen in der Epidermis der Haut

Occludine (hellblau gefärbt) zwischen Epithelzellen



Weiterführende Quellen:
Zellmembran: http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membrane.htm
Tight Junctions: http://www.uni-protokolle.de/Lexikon/Tight_junctions.html und
http://www.advancell.net/ang/pro_0102.php
Plasmodesmen: http://www.mcb.uct.ac.za/tutorial/virusentplant.htm und
http://www.scri.sari.ac.uk/SCRI/Web/Site/home/ResearchAreas/MechanismsProcesses/CCC/
Plasmodesmata/plasmodesmata.asp
Gap Junctions: http://www.uni-frankfurt.de/fb14/fsbc/lexikon/g/gapjunction.html

http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/bs11-50.htm


nur um mal die ersten 4 google links hie rzu kopieren

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Beitrag von Jacob87

07.11.2005 20:16:55

Jacob87

Jacob87 hat kein Profilbild...

das sollte reichen

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Beitrag von pitililu

07.11.2005 20:17:50

pitililu

pitililu hat kein Profilbild...

d wer hätte das gedacht ... bei wikipedia gibts sogar bildchen

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Beitrag von Jacob87

07.11.2005 20:18:24

Jacob87

Jacob87 hat kein Profilbild...

iissa waahnsinn

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Beitrag von schneggiiii

07.11.2005 20:19:02

schneggiiii

Profilbild von schneggiiii ...

ich glaub jetzt ist sie erschlagen^^

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Beitrag von Tigerente...

07.11.2005 20:25:54

Tigerente...

TigerenteNr.1 hat kein Profilbild...

Themenstarter
TigerenteNr.1 hat das Thema eröffnet...

dankeschön..für eure hilfe^^

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