zum Directory-modus

Zellaufbau und Zellorganellen

Die Zellmembran

Die Zell- oder Plasmamembran ist eine Doppelschicht aus Lipiden mit ein- und aufgelagerten Proteinen, die eine Zelle umgibt und nach außen abschließt.

Abb.1
Zellmembran

Häutchenartige Abgrenzungsstruktur des Cytoplasmas, das eine lebende Zelle von außen umgibt. Sie besteht aus einer Lipiddoppelschicht und trägt bzw. beinhaltet verschiedene Proteine. Membranen sorgen für eine "Kompartimentierung" der Zelle, wodurch unterschiedlich gestaltete Reaktionsräume (Kompartimente) entstehen; sie kontrollieren den Stoffaustausch der Zelle.

Alle Zellen sind durch Membranen in geschlossene Reaktionsräume gegliedert (Kompartimentierung). Die Zellmembran ist aus einer Lipiddoppelschicht aufgebaut, in die verschiedene Proteine und einige Cholesterol-Moleküle eingebaut sind. Daher bilden sie grundsätzlich zunächst einen Schutzwall gegen wasserlösliche bzw. polare Stoffe, während lipophile bzw. unpolare Substanzen die Membran leicht durchdringen können.

Abb.2
Aufbau der Zellmembran

Aufbau der Zellmembran: A. Lipiddoppelschicht um eine Zelle. B. Vergrößerter Abschnitt mit eingelagertem Protein und Cholesterol - polare Wirkstoffe lagern sich an der Membranoberfläche an, amphiphile Stoffe richten sich entsprechend ihrer Struktur innerhalb der Membran aus, und unpolare Drogen reichern sich innerhalb der Membran an. C. Vergrößerung eines Membranlipids mit der nach außen zeigenden polaren Kopfgruppe und den nach innen gerichteten unpolaren Alkyl-Resten.

Dieses grundsätzliche Verhalten der Lipiddoppelschicht wird durch vielfältige Membranproteine moduliert. Besonders wichtig sind Rezeptoren, Ionenkanäle und Transporter- bzw. Ionenpumpen-Proteine. Rezeptoren sind Proteine, die eine oder mehrere Bindungsstellen für ebenso viele verschiedene Liganden aufweisen. Durch die Bindung des Liganden, der häufig ein Hormon oder einen Neurotransmitter darstellt, kommt es zu einer Veränderung der Proteinstruktur, die entweder einen Ionenkanal öffnet oder über die so genannten G-Proteine einen Stoffwechselcyclus innerhalb der Zelle in Gang bringt (second messenger).

Abb.3
Membranprotein-Typen

Membranprotein-Typen: Membranständige Proteine modulieren das ansonsten ausschließlich auf Osmose und Lipophilie beruhende Permeabilitätsverhalten der Zellmembran. Ionenkanäle ermöglichen den gesteuerten Ein- und Ausstrom von Ionen entlang des Konzentrationsgradienten. Rezeptoren reagieren auf die Gegenwart von Liganden und setzen eine intrazelluläre Synthesemaschine in Gang oder öffnen bzw. schließen Ionenkanäle. Schließlich erlauben Transporterproteine und Ionenpumpen den Energie verbrauchenden Transport von Molekülen bzw. Ionen entgegen dem Konzentrationsgradienten.

Ionenkanäle sind transmembranäre Proteine, die ein Ein- oder Auströmen von Ionen entlang des Konzentrationsgradienten ermöglichen. Es gibt spannungs-, rezeptor- und ligandengesteuerte Ionenkanäle. Analog zu den Ionenkanälen gibt es auch Porine, die den Austausch ungeladener Stoffe entlang eines Konzentrationsgradienten erlauben. Einige Porine differenzieren hierbei nur aufgrund der Molekülgröße, während andere nur bestimmte Stoffklassen durchlassen. Schließlich gibt es auch Proteine, die aktiv, also entgegen dem Konzentrationsgradienten, Moleküle und Ionen von innen nach außen oder umgekehrt transportieren.

Abb.4
Membran-Transportprozesse

Links und Literatur

Seite 3 von 11