Zellmembran

Wenn du dich in Bio gerade mit dem Aufbau der Zelle beschäftigst, wirst du auch den Begriff Zellmembran kennenlernen.

Was ist eine Zellmembran? Wie ist eine Zellmembran aufgebaut und welche Funktion hat sie?

simpleclub erklärt dir, was du zur Zellmembran wissen solltest.

Zellmembran einfach erklärt

Eine Zellmembran, auch Zytomembran oder Plasmamembran genannt, ist der Teil der Zelle, der den Innenraum, also das innere Milieu von ihrer Umgebung, also dem Extrazellulärraum trennt.

Sie ist etwa 6-10 nm dick und bei Eukaryoten als auch bei Prokaryoten zu finden. Durch sie wird das Innere der Zelle geschützt.

Sie besteht normalerweise aus einer Doppellipidschicht, durch welche Stoffe transportiert werden können und auch Signale mit anderen Zellen ausgetauscht werden können. Diese Schicht besteht aus peripheren, integralen und lipidverankerten Proteinen.

Da bestimmte Stoffe gut durch die Membran transportiert werden können, andere aber nicht, ist sie semipermeable.

Zellmembran Definition

Zellmembran Aufbau

Der Aufbau der Zellmembran besteht in der Regel aus einer Phospholipiddoppelschicht. Außerdem liegen an ihr mehrere Membranproteine, die verschiedene Aufgaben erfüllen. Zusätzlich kann an der Zellmembran eine Glykokalix zu finden sein. Das ist eine Struktur, die an Proteine oder Fette der Membran gebunden ist. Sie schützte die Zelloberfläche und unterstützt durch ihre Form bei der Verbindung von verschiedenen Zellen.

Lipiddoppelschicht

Zellmembran bestehen bei Tieren und Pflanzen und Bakterien hauptsächlich aus Phospholipiden, welche die Phospholipid-Doppelschicht ausbilden. Bei Archaeen kann es vorkommen, dass sie lediglich aus einer Lipidonoschicht bestehen.

• Phospholipide sind kleine Lipide, die mit Phosphorsäure verknüpft sind. Sie besitzen einen hydrophoben Teil, der wassermeidend ist und einen hydrophilen Teil, der wasserliebend ist
• Phospholipide besitzen jeweils ein Kopfteil mit zwei Schwanzteilen
• Die Membran befindet sich in der Regel in einer Umgebung, die sich größtenteils aus Wasser zusammensetzt
• Daher zeigen die Köpfe, die wasserliebend sind nach außen
• Die wassermeidenden Schwänze zeigen nach innen und bilden somit den Innenraum der Doppelschicht aus

Membranproteine

An der Lipiddoppelschicht sind verschiedene Membranproteine zu finden. Diese lassen sich in die Kategorien peripher, integral und lipidverankert unterteilen.

• Periphere Proteine liegen außerhalb der Membran

  • Sie befinden sich an der inneren oder der äußeren Seite der Membran, können diese jedoch nicht durchwandern
  • Deswegen nennt man sie auch membranbeständige Proteine.

• Integrale Proteine sind in den in die Membran integriert

  • Sie befinden sich also in der Membran oder durchdringen diese komplett
  • Beispiel: Kanalproteine, welche die Membran einmal wie ein Kanal durchqueren und für den Austausch durch die Membran zuständig sind

• Lipidverankerte Proteine sind mit einem Lipid (Fett) verankert und liegen an der Oberfläche

  • Diese Art der Proteine ist eher selten
  • Durch die Verankerung des Proteins durch das Lipid an die Membran wird die Wechselwirkung zwischen Proteinen und der Membran vereinfacht.

Glykokalyx

Die Glykokalyx ist eine Schicht an der Außenseite der Zellmembran.

Bei einzellige Organismen kann sie wie eine schützende Kapsel wirken, die das Austrocknen und das Eindringen von Partikeln verhindern kann, aber auch zur Befestigung an anderen Oberflächen benötigt wird.

In Organismen mit vielen Zellen ist sie zum Beispiel für den Aufbau der Wand von Blutgefäßen wichtig.

Zellmembran Funktion

Die Zellmembran erfüllt viele Funktionen. Die Hauptaufgaben sind einerseits das Abgrenzen des Innenraums, also des inneren Milieus von ihrer Umgebung, dem Extrazellulärraum, die Verknüpfung zu anderen Zellen und das Senden von Signalen. Eine weitere wichtige Aufgabe ist auch das Durchlassen verschiedener Moleküle durch die Membran, also der Membrantransport.

• Die Abgrenzung des Zellinnenraums vom Äußeren der Zelle ist wichtig, um Stoffe zu filtern.

  • Man nennt eine solche Membran semipermeable, da sie halb durchlässig ist.

• Für die Signalübertragung besitzen Zellen Rezeptorproteine an der Zellmembran

  • Die Signalmoleküle docken durch das Schlüssel-Schloss Prinzip an Rezeptoren an, wodurch die bestimmte Kanäle öffnen
  • Informationen und Signale wandern dann durch die Kanäle zu anderen Zellen

• Zellen können sich miteinander verbinden

  • Hierbei ist die Glykokalyx relevant
  • Diese Schicht bildet eine Art Kapsel, durch die sich die Zellen aneinander halten können

Membrantransport

Durch die Zellmembran können verschiedene Stoffe transportiert werden. Die verschiedenen Transportmöglichkeiten sind:

• Passiver Transport
• Diffusion (gleichmäßige Verteilung von Teilchen)
• Osmose (Fluss eines Lösungsmittels durch eine semipermeable Membran)
• Aktiver Transport (ATP verbraucht)

Der Membrantransport ist die komplexeste Aufgabe der Zellmembran. Das Durchwandern der Zelle ist auf drei verschiedenen Wegen möglich: durch Ionenkanäle, Transporter (den sogenannten Membranproteinen) und durch Pumpen.

Ionenkanäle

Ionenkanäle sind Proteine, die sich einmal durch die gesamte Zellmembran erstrecken. Diese Kanäle durchlaufen hauptsächlich Ionen. Angetrieben wird der Transport durch verschiedene elektronische Spannungen, die durch die Ionen ausgeglichen werden. Der Transport kann in die Zelle hinein oder aus der Zelle heraus passieren.

Durch die Veränderung der elektrischen Spannung oder das Aussenden von Signalstoffen können die Kanäle geschlossen werden. Fließt durch einen Kanal hauptsächlich Wasser, nennt man einen solchen Kanal Aquaporin.

Transporter

Durch Transporter werden Moleküle wie Aminosäuren oder Zucker, aber auch Ionen durch die Membran transportiert.

Um durch den Transportkanal durchgelassen zu werden, müssen sich die Moleküle an die Bindungsstellen der Transporter binden können.

Durch die Bindung verändern die Moleküle ihre Form. Das nennt man auch Konformationsänderung. Durch die veränderte Form kann der Transport durchgeführt werden.

Eine weitere Art des Transports ist durch den Cotransporter. Durch ihn werden zwei Stoffe gleichzeitig durch die Membran gebracht. Passiert das in die gleiche Richtung, spricht man von einem Symport. Passiert der Transport in Gegenrichtungen, nennt man das Antiport.

Ionenpumpen

Die dritte Möglichkeit des Transportes durch die Membran ist durch Ionenpumpen. Diese benötigen Energie in Form von ATP, um Moleküle entgegen ihres Gradienten, also ihrer Spannung, durch die Zelle zu transportieren.

Die gängigste Pumpe, die in einer Zellmembran zu finden ist, ist die Natrium-Kalium-Pumpe.

Zellmembran Zusammenfassung

Eine Zellmembran, auch Zytomembran oder Plasmamembran genannt, ist der Teil der Zelle, der den Innenraum, also das innere Milieu von ihrer Umgebung, also dem Extrazellulärraum trennt.

Sie ist etwa 6-10 nm dick und bei Eukaryoten als auch bei Prokaryoten zu finden.

Sie besteht in der Regel aus einer Phospholipiddoppelschicht, an der mehrere Membranproteine liegen. Zusätzlich kann an der Zellmembran eine Glykokalix zu finden sein.

Die Zellmembran erfüllt viele Funktionen. Die Hauptaufgaben sind einerseits das Abgrenzen des Innenraums, also des inneren Milieus von ihrer Umgebung, dem Extrazellulärraum, die Verknüpfung zu anderen Zellen und das Senden von Signalen. Eine weitere wichtige Aufgabe ist auch das Durchlassen verschiedener Moleküle durch die Membran, also der Membrantransport durch Ionenkanäle, Transporter und Ionenpumpen.