Aufbau und Funktion der Biomembran einfach erklärt

Die Biomembran

Die Zellmembran ist der äußere Abschluss des Zellinhalts jeder Zelle. Bei Pflanzen- und Bakterienzellen liegt ihr außen noch eine Zellwand auf. Die Zellmembran ist eine Doppelmembran, wie nachfolgendes ELMI-Bild (Elektronenmikroskop) zeigt.

Aufbau der Biomembran

Alle Membranen bestehen aus Protein und Phospholipiden. Dabei zeigt sich, dass die Phospholipide in einer Doppelschicht angeordnet und Proteine in verschiedenen Formen in die Membran eingelagert sind. Nach außen ragen die Fortsätze verschiedener Glycolipide und Lipoproteide.

• Die Phospholipide werden als Kugeln mit in der Regel zwei Schwänzen dargestellt.
• Diese lagern sich so aneinander, dass die Kugeln eine Ebene bilden und die Schwänze senkrecht aus dieser Ebene herausstehen.
• Bei einer Doppelmembran sind die Schwänze einander zugerichtet.
• Die Kugeln bilden immer den äußeren Abschluss; sie sind wasserlöslich (hydrophil).
• Die beiden Schwänze stellen den fettlöslichen (hydrophoben) Teil dar.

Eine Membran ist also außen wasserlöslich und innen fettlöslich. Durch den Aufbau aus diesen speziellen Phospholipidmolekülen hat die Membran ganz bestimmte Eigenschaften. Allgemein gesagt ist sie semipermeabel (halbdurchlässig), das heißt, bestimmte Stoffe passieren die Membran, andere nicht. Auch die Ladung und Löslichkeit der Stoffe spielen eine Rolle.

Transportvorgänge an der Membran

Geladene Teilchen wie Ionen müssen meist unter Energieaufwand (aktiv) mit speziellen Ionenpumpen durch die Membran gepumpt werden. Dies gilt auch für wichtige Stoffe wie Glucose und Aminosäuren. Alle fettlöslichen Stoffe können meist problemlos die Membran durchdringen.

Aufgaben der Membranproteine

Die Proteine in einer Membran haben besondere Aufgaben:

• Sie dienen als Tunnelproteine, um Stoffe, die nicht von alleine hindurchtreten können, unter Energieaufwand hindurchzuschleusen.
• Sie bilden Rezeptoren, um mit Botenstoffen wie Hormonen Kontakt aufzunehmen und dadurch Vorgänge in der Zelle auszulösen.
• Weiterhin können Viren über diese Strukturen in die Zelle eindringen.

Bedeutung der Biomembranen

Die Bedeutung der Biomembranen ist vielfältig. Die wichtigsten Aufgaben sind:

• Trennung von Reaktionsräumen: Damit biochemische Prozesse, die zeitgleich ablaufen, sich nicht stören.
• Stofftransport: Die semipermeable Membran lässt manche Stoffe passieren, andere nicht.
• Signalerkennung: Die Membranen besitzen an der Außenseite Rezeptoren zur Erkennung von Signalstoffen wie Hormonen.