Biomembranen und Membranproteine: Struktur und Funktion

Klassifizierung von Membranproteinen

Membranproteine werden basierend auf ihrer Bindung an die Lipiddoppelschicht in zwei Gruppen unterteilt: integrale und periphere Proteine.

Integrale Membranproteine

Integrale Proteine sind fest mit den Membranlipiden verbunden. Sie durchqueren die Lipiddoppelschicht ein- oder mehrmals und werden als Transmembranproteine bezeichnet. Andere integrale Proteine befinden sich außerhalb der Lipiddoppelschicht, sind jedoch kovalent an ein Lipid gebunden.

Periphere Membranproteine

Periphere Proteine befinden sich auf beiden Seiten der Lipiddoppelschicht. Sie sind schwach durch nicht-kovalente Bindungen an die polaren Köpfe der Lipide oder an andere integrale Proteine gebunden. Viele dieser Membranproteine sind als Glykoproteine modifiziert, das heißt, sie besitzen kovalent gebundene Oligosaccharide.

Die Plasmamembran

Die Plasmamembran dient als Abgrenzung der Zelle zur Außenwelt. Auf ihrer Außenseite befindet sich die sogenannte Glykokalix, eine faserige Struktur, die aus Oligosacchariden besteht.

Biomembranen: Struktur und Eigenschaften

Biomembranen trennen das Zellinnere von der Umgebung und fungieren als selektiv durchlässige Barrieren. Das aktuelle Modell, das Fluid-Mosaik-Modell, beschreibt die Struktur als eine Lipiddoppelschicht, in die verschiedene Proteine eingebettet sind, welche für die spezifischen Funktionen der jeweiligen Membran verantwortlich sind.

Struktur der Lipiddoppelschicht

Lipiddoppelschichten bestehen hauptsächlich aus Phospholipiden, Glykolipiden und Cholesterin. Zellmembranen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Self-Assembly: Spontane Bildung von Doppelschichten in wässrigen Medien.
• Self-Sealing: Die Fähigkeit der Doppelschichten, sich zu schließen.
• Fluidität: Lipiddoppelschichten verhalten sich wie zweidimensionale Flüssigkeiten. Einzelne Lipidmoleküle können sich seitlich verschieben und rotieren. Cholesterin dient hierbei dazu, die Steifigkeit und Festigkeit der Membran zu regulieren.
• Undurchlässigkeit: Aufgrund der hydrophoben Natur der Lipiddoppelschicht ist die Membran relativ undurchlässig für wasserlösliche Ionen und größere Moleküle.