Essenzielle Cookies sind nötig. Analyse und Werbemessung nur mit deiner Zustimmung.
Biologie · Die menschliche Zelle
Aufbau der Zellmembran nach dem Flüssig-Mosaik-Modell mit Lipiden, Proteinen und Glykokalyx, ihre Fluidität und was sie ohne Hilfe durchlässt.
Die Zellmembran ist nur 6–10 nm dünn: eine Doppelschicht aus Phospholipiden, in der Proteine und Cholesterin beweglich sitzen. Kleine, ungeladene Stoffe passieren frei, alles andere braucht Transportproteine.
Die Membran trennt das Zytosol vom Extrazellularraum. Sie ist keine starre Hülle: Lipide und Proteine bewegen sich seitlich in der Ebene, wie Eisberge im Ozean (Flüssig-Mosaik-Modell). Auch Organellenmembranen sind so gebaut (Einheitsmembran), nur anders zusammengesetzt.
Ein Phospholipid hat einen runden, hydrophilen Kopf (Phosphat) und zwei hydrophobe Fettsäureschwänze, es ist amphiphil. Hydrophil heißt auch lipophob, hydrophob heißt lipophil. Im Wasser zeigen die Köpfe zum Wasser, die Schwänze schließen sich innen zusammen. Detergenzien sind ebenfalls amphiphil.
| Gebilde im Wasser | Aufbau |
|---|---|
| Doppelschicht | zwei Lipidlagen, Köpfe außen |
| Mizelle | eine Lipidlage als Kugel, Köpfe außen |
| Liposom |
| Doppelschicht um wässrigen Innenraum |
| Baustein | Aufgabe |
|---|---|
| Cholesterin | hält die Fluidität stabil |
| Integrale Proteine | fest in der Membran, oft Kanäle und Carrier |
| Periphere Proteine | locker auf einer Seite, Signalwege |
| Glykokalyx | Zuckerketten außen, Zellerkennung |
Proteine machen etwa die Hälfte der Membranmasse aus. Transmembranproteine durchspannen die Membran mit einem hydrophoben Abschnitt (α-Helix). Bildet ein solches Protein eine Ionenpore, ist es ein Kanalprotein. Cholesterin ist nach den Phospholipiden das zweithäufigste Membranlipid.
Membranproteine haben viele Aufgaben: Kanäle und Carrier transportieren, Rezeptoren empfangen Signale (etwa G-Protein-gekoppelte Rezeptoren und Rezeptortyrosinkinasen), andere verankern das Zytoskelett. Die Lipide entstehen am ER.
Die Glykokalyx liegt nur außen, etwa 10–20 nm dick: Zuckerketten an Glykoproteinen und Glykolipiden. Sie ist der Personalausweis der Zelle: Zell-Zell-Erkennung, Antigen- und Blutgruppeneigenschaften, Unterscheidung von eigen und fremd durch das Immunsystem.
Cholesterin besteht aus vier starren Ringen und einer beweglichen Kette. Bei Wärme bremst es die Lipide und macht die Membran fester, bei Kälte hindert es die Schwänze am dichten Packen. So bleibt die Fluidität ungefähr gleich.
Die Knicke der Doppelbindungen verhindern, dass sich die Schwänze dicht packen.
Fluider wird die Membran bei höherer Temperatur, mehr ungesättigten Fettsäuren (ihre Knicke verhindern dichtes Packen) und weniger Cholesterin. In der inneren Mitochondrienmembran ist der Cholesteringehalt sehr gering.
| Lipidbewegung | Wie oft? |
|---|---|
| laterale Diffusion | sehr häufig |
| Rotation, Flexion | häufig |
| Flip-Flop | selten |
Klein und ungeladen kommt ohne Hilfe durch, groß oder geladen braucht ein Transportprotein.
| Passiert frei | Braucht ein Protein |
|---|---|
| O₂, CO₂, N₂, Benzol | Glucose, Saccharose |
| Wasser, Harnstoff, Ethanol | Ionen: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻ |
| Ammoniak | Proteine, Nucleinsäuren |
Alles, was nicht frei durchkommt, nimmt Kanäle, Carrier und Pumpen. Sie arbeiten passiv mit dem Gefälle oder aktiv gegen das Gefälle, direkt oder indirekt mit ATP; große Teilchen wandern per Vesikel. → Ausführlich in: Stofftransport
Was die Membran leistet, folgt aus ihrem Bau: Die Lipidschicht grenzt ab und siebt, Proteine transportieren, empfangen Signale und halten das Zytoskelett fest. Über Gap Junctions sind Nachbarzellen direkt gekoppelt. → Ausführlich in: Zellkontakte
Beschriftbare Abbildung
Deine AufgabeLokalisiere jeden Membranbaustein im Querschnitt und ordne ihm seine Funktion zu: Transport, Signalgebung, Zellerkennung oder Fluiditätsregulation.
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
Beschriftbare Abbildung
Deine AufgabeOrdne die vier Wege: Welche brauchen ein Protein, welche nicht – und welcher Weg verbraucht ATP, um gegen das Gefälle zu arbeiten?
Tippe auf eine Beschriftung in der Abbildung, um ihre Erklärung zu lesen.
