zum Directory-modus

Tutorial MenueTransport und TransportmoleküleLerneinheit 1 von 3

Transportmoleküle

Aufbau und Funktion von Membranen

Membranen, allen voran die Zellmembran, waren die Voraussetzung der Entstehung des Lebens. Die Zell- oder Plasmamembran definiert den Inhalt einer Zelle, trennt zwischen Innen und Außen, sorgt daher für Schutz und für kontrollierten Transport zwischen Innen und Außen. Auch in der Zelle gibt es Membranen (z.B. das endoplasmatische Retikulum, die Mitochondrienmembran und der Golgi-Apparat), deren primäre Funktion die Kompartimentierung, also die Abgrenzung verschiedener Reaktionsräume, darstellt. Dadurch wird das gleichzeitige Ablaufen von Reaktionen mit unterschiedlichen Reaktionsbedingungen ermöglicht. Alle biologischen Membranen haben eine gemeinsame Grundstruktur: sie sind Zusammenschlüsse von Lipid- und Protein-Molekülen, die durch hydrophobe Wechselwirkungen, also nicht-kovalente Bindungen, zusammengehalten werden.

Das gängige und weithin akzeptierte Bild einer biologischen Membran ist das fluid mosaic-Modell von Singer und Nicolson, in dem die Lipide eine sehr dünne Membran bilden und die Proteine entweder an die Oberfläche gebunden sind oder die Membran durchspannen und frei in diesem Medium schwimmen.

Die Lipiddoppelschicht

Lipide bilden das Grundgerüst einer Membran. Dabei handelt es sich um relativ kleine Moleküle, die einen polaren Kopf und einen unpolaren Schwanz haben (amphipathisch) und spontan Micellen, Doppel- und Einzelschichten (engl. Bilayer und Monolayer) bis zu einer Dicke von ca. 50 Å bilden können.

Abb.1
Symbol eines Membranlipids

Micellen sind einschichtige, runde Molekül-Aggregate, bei denen der hydrophile Kopf nach außen, und die hydrophoben Schwanzteile nach innen orientiert sind.

Abb.2
Micellenbildung

Befinden sich amphipathische Moleküle in einer wässrigen Lösung, so bilden sich Micellen.

Bilayer-Strukturen sind im Wesentlichen geschlossene Vesikel, die auch Liposomen genannt werden. Da Liposomen künstlich hergestellt werden können, dienen sie häufig als Modelle für das Verhalten von Membranen in Organismen. Bei Kontakt mit Luft richten sich Lipide als Monolayer aus, bei denen die unpolaren Schwanzzeilen nach außen gerichtet sind.

Abb.3
Bildung von Bilayern
Abb.4
Bildung von Monolayern

Auch biologische Membranen sind als kontinuierliche Doppelschicht angeordnet, der sogenannten Lipiddoppelschicht oder englisch Lipid-Bilayer. Diese doppelte Lipidschicht ist für hydrophile Moleküle und Wasser relativ undurchlässig und verhindert daher zum Einen den unkontrollierten Austritt des wässrigen Cytoplasmas und zum Anderen das unkontrollierte Eindringen von Molekülen aus der Umgebung ins Zellinnere. Der Lipid-Bilayer der Zellmembran ist außerdem asymmetrisch, d.h. die äußere Oberfläche entspricht nicht der inneren Oberfläche.

Seite 3 von 16