Biologie: Biomembranen
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Biomembranen bestehen aus einer Lipiddoppelschicht und den darin enthaltenen Makromolekülen. Die Zusammensetzung dieser unterscheidet sich sowohl bei der Innen- und Aussenseite, als auch bei den verschiedenen Zellorganellen. Ein Membran-Phospholipid besteht aus einem hydrophilen (wasserliebenden) Kopf und einem oder mehreren hydrophoben (wasserfeindlichen) Schwänzen. Am Beispiel von Phosphatidylcholin oder auch Lecithin lagert sich kovalent an Glycerol (Glycerin) ein Phosphat-Cholin Kopf und zwei Fettsäuren an. Der Phosphat-Kopf ist durch positive Ladung hydrophil und wird von polaren Wassermolekülen angezogen, während die hydrophoben Fettsäureschänze nicht angezogen werden. Durch zwei solcher Phospholipide bildet sich im wässrigen Milieu eine im Inneren wasserfreie Doppelschicht (Dilayer) oder auch Lamelle. Dabei schauen die hydrophilen Köpfe des jeweiligen Phospholipids nach aussen, während die hydrophoben Fettsäureschwänze nach innen schauen und bilden durch die zwei Moleküllagen eine Schicht oder auch Biomembran. Die einzelnen Bestandteile der Membran sind normalerweise keinesfalls starr: Es finden Rotations- und Lateralbewegungen (Nachweis mit der sog. FRAP-Methode) statt; jedoch können die einzelnen Moleküle nicht von einer Membranseite auf die andere überspringen (kein Flipflop).
Insgesamt gilt: Die Beweglichkeit wird durch grössere Fettsäurenlängen vermindert, durch erhöhte Anzahlen Kohlenstoffdoppelbindungen erhöht. Je beweglicher, umso höher die Schmelztemperatur
Die wichtigste Aufgabe der Membran besteht sind genaugenommen zwei Aufgaben: Abgrenzung zur Aussenwelt und Kontakt zur Aussenwelt. Die Membran trennt das Zellinnere mit seinem eigenen Milieu (Ionenzusammensetzung, Nährstoffe, Signalmoleküle, DNA, Proteine, ph-Wert,...) von der Umgebung ab. Der Kontakt entsteht durch Transportsysteme für den Ionen- und Stoffaustausch, durch Rezeptormoleküle, die bei Aktivierung Signalkaskaden auslösen und durch sog. Haftkontakte und Adhäsionskontake, die die Verbindung zu anderen Zellen ermöglichen.
Die betreffenden Proteine, die in der Zellmembran eingelagert sind, werden per sekretorischem Weg von endoplasmatischen Retikulum über den Golgiapparat zur Membran gebracht.
Die Membran ist im Normalzustand zähflüssig; wenn man die Tempereatur erhöht, wird sie flüssiger, wenn man die Temperatur senkt wird sie gelartig. Bei tierischen Zellen sorgt das Lipid Cholesterin dafür, dass die Membrankonsistenz auch bei Temperaturschwankungen gleich bleibt.
