Biomembranen
Bedeutung und Funktion
• Grenzen Zellplasma nach außen ab und verhindern unkontrollierten Ein- Aus- und Durchtritt von Stoffen
• Grenzen innerhalb von Zellen Organellen und andere Kompartimente (Zellräume) gegen die plasmatische Umgebung ab und gliedern so die Zelle in zahlreiche getrennte Reaktionsräume
• Ermöglichen den notwendigen Stoffaustausch der Zelle und der Kompartimente mit der Umgebung.
Membranen haben sowohl die Funktion von Physiologischen Barrieren als auch von kontrollierten Import- und Exportschleusen.
Feinbau
a) Lipiddoppelschichtmodelle
Querschnitte von Biomembranen sind im elektronenmikroskopischen Bild immer dreischichtig:
- Bauelemente sind Lipide (das häufigste ist das Phospholipid Lecithin) und Proteine sowie geringe Mengen Kohlenhydrate; Lipide besitzen einen hydrophoben und einen hydrophilen Molekülteil.
Lecithin:
- Lipide bilden aufgrund ihres Bipolaren Aufbaus in wässriger Umgebung eine Doppelschicht, wobei di hydrophilen Enden nach außen, die hydrophoben nach innen zeigen.
Das Lipiddoppelschichtmodell stellt das Grundmodell einer Biomembran dar.
b) Flüssig-Mosaik-Modell
- Proteine liegen unregelmäßig auf und in der Lipiddoppelschicht vor
- Periphere Proteine (lose aufliegend) und integrale Proteine (dringen unterschiedlich tief in die Lipiddoppelschicht ein)
- Einige Proteine können diese ganz durchziehen und temporäre oder permanente „Poren“ bilden.
- Sowohl Lipide als auch Proteine zeigen eine beachtliche beweglichkeit, die Proteine bewegen sich in der zähflüssigen Lipidschicht ähnlich „Eisbergen im Wasser“
Transport durch Biomembranen
Probleme: Da das innere der Lipiddoppelschicht viele Lipohile Fettsäurereste enthält, kann ein Stoff die Lipiddoppelschicht umso schlechter passieren je größer und je hydrophiler (=polarer) er ist.
Lösung: In die Lipiddoppelschicht sind Zahlreiche Transportmechanismen eingebaut.
• Passiver Transport (ohne Energiezufuhr, nur mit Konzentrationsgefälle)
- Einfach Diffusion (z.B.: H²O)
- Erleichterte Diffusion
- Durch Träger (Carrier) z.B.: Glucose
- Durch Kanal (meist Kanäle) z.B.: Ionen
• Aktiver Transport
- Primärer Transport (1schrittig)
- Sekundärer Transport (2schrittig)
Findet an bestimmten auf den Transport nur ganz bestimmter Moleküle und Ionen spezialisierten Membranproteinen statt und verläuft nur in eine Richtung; starke Anreicherung bestimmter Ionen in der Zelle gegenüber dem extrazellulären Raum möglich (weit über Faktor 1000)
• Primärer Transport: Carrier transportieren Teilchen unter direktem Energieaufwand; z.B.: Kalium- Natrium Pumpe
• Sekundärer Transport: Carrier transportieren Teilchen unter indirektem Energieaufwand in zwei Schritten
