Struktur und Funktion der Plasmamembran: Das Fluid-Mosaik-Modell

Struktur der Plasmamembran

Lipidmoleküle

Die Lipidmoleküle sind in einer kontinuierlichen Doppelschicht angeordnet. Die polaren (hydrophilen) Gruppen sind an der Peripherie positioniert, während die unpolaren (hydrophoben) Gruppen zur Mitte der Membran hin orientiert sind.

Proteine der Membran

Die Proteine sind in der Lipiddoppelschicht gelöst und erfüllen verschiedene Funktionen:

• Einige dienen dem Transport spezifischer Moleküle.
• Andere fungieren als Verbindung zwischen dem Zytoskelett der Zelle und der extrazellulären Matrix.
• Wieder andere sind Rezeptoren, die chemische Signale aus der Umwelt empfangen und übersetzen.
• Schließlich sind einige Membranproteine Enzyme, die damit verbundene Reaktionen katalysieren.

Strukturbeobachtung (Querschnitt)

Die Beobachtung von Querschnitten zeigt, dass die Plasmamembran aus drei Schichten besteht:

• Zwei dicke Lamellen: eine äußere, die in den extrazellulären Raum zeigt, und eine innere, die in das Zytoplasma weist.

Das Fluid-Mosaik-Modell der Membran

Lipide

Die Lipide bilden eine Doppelschicht mit den hydrophoben Gruppen in der Mitte und den hydrophilen Gruppen außen. Sie bilden die Matrix der Membran.

Proteine

Die Proteine nehmen eine Konfiguration in der Membran ein, abhängig von der Wechselwirkung mit den umgebenden Molekülen. Es werden zwei Haupttypen unterschieden:

Integrale Proteine

Diese sind oft vollständig durch die Membran hindurchgehend; einige bewohnen sogar nur eine Hemimembran.

Periphere Proteine

Diese Proteine sind nicht transmembrane und treten an einer der beiden Hemimembranen auf.

• An der inneren Hemimembran entsprechen sie meist Enzymen.
• An der äußeren Hemimembran sind periphere Proteine seltener und können an ein Oligosaccharid gebunden sein, das wiederum an ein Lipid angefügt ist.

Kohlenhydrate

Die Kohlenhydrate befinden sich an der Außenseite der Membran und bilden das sogenannte Glykokalix. Sie sind an Proteine oder Lipide gebunden und tragen zur Asymmetrie der Plasmamembran bei.

Funktionelle Dynamik

Funktionelle Membranen erfordern eine flüssige Lipidmatrix. Die Lipide zeigen laterale Bewegungen, Rotation und Spiegelsymmetrie (Flip-Flop). Integrale Proteine können ebenfalls seitliche Bewegungen und Rotationen ausführen.