Herkunft:
Man nimmt an, dass die Zellmembran ein Produkt des Golgi – Apparates ist. Von diesem erfolgt ein ständiger Nachschub ( „Membranfluss“ ) , der den Verbrauch von Zellmembranen deckt und auch das Wachstum nach der Zellteilung ermöglicht.
Funktionen der Zellmembran :
- Abgrenzung nach außen
- Räumliche Untergliederung und Differenzierung des Protoplasmas in biochemisch, unterschiedliche Reaktionsräume ( Zellkern, Vakuole, Mitochondrien, Golgi – Apparat, Chloroplasten., ER, ……) = Kompartimentierung
- Stoffaustausch und Transport: Zellen stehen miteinander in Wechselwirkung. Die benötigten bzw. auszuscheidenden Stoffe werden von Proteinmolekülen selektioniert, wobei manche Stoffe gar nicht eintreten können. Diese Proteinmoleküle dürften eine Art „ Carrier – System „ für bestimmte Stoffe darstellen (Schlüssel – Schloss – Prinzip ).
Aufbau der Zellmembran :
Im Elektronenmikroskop zeigen tierische und pflanzliche Zellen den gleichen Aufbau.
Sie erscheinen 3 – schichtig, indem 2 dünklere Außenlagen = Proteinschichten, eine dickerer , hellere Innenschicht ( =bimolekulare Lipiddoppelschicht ) beidseitig begrenzen. Da dieser Aufbau bei allen Membranen ident ist = Einheitsmembran = Unit Membran .
Die Membranlipide:
Lipide haben eine gemeinsame Eigenschaft: Ein Ende ist im Wasser löslich, hydrophil (wasserliebende), das andere Ende ist in Fett löslich, hydrophob (wassermeidend ). Die Membranlipide gehören meist zu Klasse der Phospholipide: An einem Molekül Glycerin hängen zwei Fettsäurereste = hydrophober „ Schwanz „ , der hydrophile „ Kopf „ wird von einer Phopsphatgruppe und einem weiteren wasserlöslichen Molekül gebildet ( z.B. einem Cholinrest ) . Phospholipide lagern sich in wässriger Umgebung spontan zu einer Doppelschicht zusammen und können auch geschlossene Vesikeln bilden. Membranen aus Phospholipiden sind auch keine starren Gebilde, sondern die Moleküle tauschen innerhalb ihrer Ebene dauernd die Plätze (ca. 1 Mill. Mal pro Sekunde)
Ein wichtiger Faktor, der Bau und Eigenschaften der Membranen beeinflusst, ist das Cholesterin. Dieses befindet sich vor allem im hydrophoben Bereich der Lipidschicht und erhöht die mechanische Stabilität .
Auch Glykolipide haben einen hydrophoben Schwanz aus Fettsäureketten; ihr hydrophiler Kopf besteht allerdings aus verschiedenen Zuckermolekülen, die an der Aussenseite herausragen und für die Membranindividualität, die Zellerkennung und die Immunabwehr eine Rolle spielen.
Die Membranproteine:
Die Lipiddoppelschichten bilden die Grundstruktur der Elementarmembran, die Proteine sind für die spezifischen Aufgaben verantwortlich. In den meisten Membranen kommt ein Protein auf etwa 50 Lipide, dabei sind die Proteine ganz oder teilweise in die Lipiddoppelschicht eingetaucht und unregelmäßig verteilt. Sie werden als integrale bzw. periphere Proteine bezeichnet. Beide Proteintypen können sich in der Membran bewegen = „ fliud – mosaic – Modell „. Die peripheren Proteine sind meist Enzyme und nur locker an die Membran gebunden, während die integralen Proteine (die den größten Anteil stellen ) die Doppelschicht durchspannen: sie dienen als Rezeptoren, sichern die Individualität von Zellen oder sind für den Transport von Ionen und kleinen Molekülen zuständig.