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Die Zellmembran ist eine dynamische, semipermeable Barriere aus einer Lipiddoppelschicht, die das Zellinnere schützt und Stoffaustausch sowie Kommunikation ermöglicht.
Die Zellmembran (Plasmamembran) bildet die äußere Grenze jeder menschlichen Zelle. Sie ist keine starre Hülle, sondern eine hochflexible Struktur, die nach dem Flüssig-Mosaik-Modell beschrieben wird. Das bedeutet, dass die Bausteine der Membran – vor allem Lipide und Proteine – nicht fest verankert sind, sondern sich innerhalb der Ebene seitlich (lateral) bewegen können, ähnlich wie Eisberge in einem Ozean.
Das Grundgerüst besteht aus einer Lipiddoppelschicht. Die Hauptakteure sind die Phospholipide. Diese Moleküle sind amphiphil (oder amphipatisch), was bedeutet, dass sie zwei gegensätzliche Eigenschaften in sich vereinen: Ein runder Kopf ist hydrophil (wasserliebend) und weist nach außen zum wässrigen Milieu, während zwei lange Schwänze aus Fettsäuren hydrophob (wasserabweisend) sind und sich im Inneren der Membran zusammenschließen.
In diese Fettsäureschicht ist Cholesterin (ein Steroid) eingelagert. Man kann sich Cholesterin als einen Temperatur-Puffer oder 'Fluiditäts-Regulator' vorstellen. Bei hohen Temperaturen verhindert es, dass die Membran zu flüssig und damit instabil wird; bei niedrigen Temperaturen verhindert es, dass die Fettsäureschwänze zu dicht zusammenrücken und die Membran erstarrt.
Proteine machen etwa die Hälfte der Membranmasse aus und erfüllen spezifische Aufgaben. Integrale Proteine durchspannen die gesamte Membran und dienen oft als Kanäle oder Transporter. Periphere Proteine sitzen hingegen nur locker auf der Innen- oder Außenseite und sind häufig an Signalprozessen beteiligt.
An der Außenseite der Membran befinden sich oft Kohlenhydratketten, die an Lipide oder Proteine gebunden sind. Diese Schicht wird als Glykokalyx bezeichnet. Sie fungiert als eine Art 'Personalausweis' der Zelle, der für die Zell-Zell-Erkennung und das Immunsystem entscheidend ist, damit der Körper eigene Zellen von fremden unterscheiden kann.
Die wichtigste Eigenschaft der Membran ist ihre selektive Permeabilität (Halbdurchlässigkeit). Kleine, ungeladene Moleküle wie Sauerstoff (O2) oder Kohlendioxid (CO2) können die Fettsäureschicht einfach durchqueren. Große Moleküle wie Glukose oder geladene Teilchen wie Ionen (z. B. Na+) benötigen hingegen spezielle Transportproteine, um die hydrophobe Barriere zu überwinden.
