Die Zellmembran: Struktur, Funktion und Transport

Die Zellmembran: Eine Bauliche Einheit

1. Die Plasmamembran als Bauliche Einheit

Die Plasmamembran ist eine selektive Barriere mit einer einheitlichen Struktur in jeder Zelle. Sie wird als Membran bezeichnet, wobei die Lipid-Doppelschicht die grundlegende Einheit bildet.

2. Zusammensetzung der Plasmamembran

Die Plasmamembran besteht hauptsächlich aus Lipiden und Proteinen.

2.1 Membranlipide

1. Phospholipide: Besitzen einen polaren Kopf und einen apolaren Schwanz.
2. Glykolipide: Kommen ausschließlich auf der Außenseite der Plasmamembran vor.
3. Steroide: Cholesterinderivate, die in tierischen Zellen vorkommen.

2.2 Membranproteine

1. Integrale Proteine: Sind durch Van-der-Waals-Kräfte fest mit der Membran verbunden.
2. Periphere Proteine: Sind schwächer an die Membran gebunden.

Die Membranen sind asymmetrisch aufgebaut, d.h. die inneren und äußeren Flächen weisen eine unterschiedliche Zusammensetzung auf.

3. Membranmodelle: Das Fluid-Mosaik-Modell

Die Membranfluidität wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:

1. Sättigungsgrad der Fettsäuren: Je höher der Sättigungsgrad, desto geringer die Fluidität.
2. Länge der Fettsäureketten: Je länger die Ketten, desto geringer die Fluidität.
3. Temperatur: Je niedriger die Temperatur, desto geringer die Fluidität.
4. Cholesterinanteil: Cholesterin stabilisiert die Membranen, wodurch die Fluidität verringert wird.

4. Funktionen der Zellmembran

Die Zellmembran erfüllt wichtige Funktionen:

1. Selektive Barriere
2. Herstellung von Gradienten
3. Austausch von Signalen
4. Zellteilung (die Membran ist an der Steuerung beteiligt)
5. Zelluläre Immunität
6. Endozytose und Exozytose

5. Transport von Molekülen durch Membranen

Zellmembranen sind semipermeabel:

1. Einige lipidlösliche Moleküle können die Membran frei passieren.
2. Proteinmoleküle werden für den Transport von Fracht verwendet.

5.1 Passiver Transport

Erfolgt entlang des Konzentrationsgradienten ohne Energieaufwand:

1. Einfache Diffusion: Direkter Durchtritt oder durch einen Kanalprotein.
2. Erleichterte Diffusion: Benötigt Transportproteine mit hoher Spezifität für den Transport bestimmter Moleküle.

5.2 Aktiver Transport

Erfolgt gegen den Konzentrationsgradienten und erfordert Energieaufwand.

• Na+/K+-Pumpe: Transportiert 3 Na+ Ionen aus der Zelle und 2 K+ Ionen in die Zelle. Wichtig für die Übertragung von Nervenimpulsen und wird durch ein ATP-verbrauchendes Protein ermöglicht.
• Ca2+-Pumpe: Transportiert Ca2+-Ionen aus dem endoplasmatischen Retikulum und verbraucht ATP. Wichtig in Muskelzellen.

6. Unterschiede in der Zelloberfläche

6.1 Mikrovilli

Ausstülpungen der Zelloberfläche zur Vergrößerung der Oberfläche und Verbesserung der Absorption.

6.2 Zellverbindungen

1. Adhäsionsverbindungen (Desmosomen): In Epithelzellen.
2. Undurchlässige Verbindungen (Tight Junctions): In Zellen des Darms.
3. Kommunikationsverbindungen (Gap Junctions): Kanäle, die den Durchtritt von Molekülen ermöglichen.