Struktur einer Zellmembran

Die Membranen dieser Zellen sind voller Vielfalt.

Nur eine sehr d√ľnne, flexible Barriere trennt den Inhalt einer Zelle von ihrer Umgebung. Diese Barriere, die so genannte Zellmembran (oder Plasmamembran), erm√∂glicht selektiv den Austausch und die Passage bestimmter Molek√ľle, w√§hrend unerw√ľnschte Substanzen au√üen vor bleiben. Die Membran erm√∂glicht der Zelle auch, mit anderen Zellen und der Umgebung zu kommunizieren. Sowohl Pflanzen als auch Tiere besitzen Zellmembranen, aber Pflanzen, Hefen und Bakterien haben auch eine starre Zellwand au√üerhalb der Membran f√ľr zus√§tzliche Unterst√ľtzung und Struktur. Die einzigartigen Funktionen der Zellmembran diktieren ihre Struktur und Eigenschaften.

Phospholipidkomponente

Eine zweischichtige Struktur spezieller Lipidmolek√ľle, Phospholipide genannt, bildet die Zellmembran. Jedes Phospholipid hat zwei Fetts√§ureketten, die an einen Phosphat-Glycerol-Kopf gebunden sind. Die Fetts√§uren sind hydrophob (wasserhassend), wobei der Phosphatkopf hydrophil (wasserliebend) ist. Die zwei Schichten von Phospholipiden positionieren sich so, dass die Fetts√§uren innerhalb der Schichten oder Bl√§ttchen sind. Laut "Carnegie-Mellon: Die Struktur und Funktion der Zellmembran" ordnen sich die Phospholipidmolek√ľle, wenn die Doppelschichtmembran mit Wasser in Kontakt kommt, selbst an, um die Fetts√§ureendst√ľcke von Wasser fernzuhalten.

Proteinkomponente

Zwei Arten von Proteinen sind in der Zellmembran verstreut: integrale Proteine ‚Äč‚Äčund periphere Proteine. Integrale Proteine, die aus langen Aminos√§ureketten bestehen, durchlaufen die gesamte Membran. Einige Teile des Proteins interagieren mit der √§u√üeren Umgebung und andere Teile interagieren mit dem Zellinneren. Integrale Proteine ‚Äč‚Äčwerden daher auch als Transmembranproteine ‚Äč‚Äčbezeichnet. Integrale Proteine ‚Äč‚Äčhaben zwei Hauptfunktionen. Sie fungieren als Poren, die bestimmte "Ionen oder N√§hrstoffe in die Zelle" erlauben, und sie "√ľbertragen Signale in und aus der Zelle", entsprechend James Burnette III im Carnegie-Mellon Artikel.

Im Gegensatz dazu heften sich periphere Proteine ‚Äč‚Äčnur an die Membranoberfl√§che und dienen als Anker f√ľr das Zytoskelett oder extrazellul√§re Fasern.

Kohlenhydrate und Cholesterin

Ein Kohlenhydratmantel, bekannt als Glykokalyx, bedeckt die Zelloberfl√§che. Die Glykokalyx besteht aus kurzen Oligosacchariden, die an bestimmte Arten von Transmembranproteinen gebunden sind. Laut "Die Zelle: Struktur der Plasmamembran" liefert die Glykokalyx die Identit√§t einer Zelle. Es stellt im Grunde eine Reihe von Markern zur Verf√ľgung, die zwischen identischen Zellen und fremden oder eindringenden Zellen unterscheiden k√∂nnen. Die Glykokalyx dient auch zum Schutz der Zelloberfl√§che.

Cholesterin ist eine andere Art von Lipiden auf der Zellmembran gefunden. √úberall im Inneren der Fetts√§ure verteilt, verhindern Cholesterine, dass sich die Schw√§nze zu fest packen und die Membran fl√ľssig halten.

Mosaik-Eigenschaft

Zuerst von Singer und Nicolson ("Science", 18. Februar 1972) als Fluid-Mosaik-Modell vorgeschlagen, hat die Zellmembran zwei wesentliche Merkmale, die es ihr erm√∂glichen, ihre Funktionen zu erf√ľllen. Erstens ist die Zellmembran eine Mosaikstruktur aus verschiedenen Molek√ľlen. Jeder Zelltyp in mehrzelligen und einzelligen Organismen wird eine einzigartige Sammlung und Kombination von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden aufweisen. Als Beispiel erw√§hnt Burnette von Carnegie-Mellon, dass die Membran der roten Blutk√∂rperchen mehr als 50 Arten von Proteinen aufweist.

Fl√ľssigkeitseigenschaft

Die zweite Eigenschaft der Zellmembran ist ihre Flie√üf√§higkeit. Die Phospholipide bewegen sich frei um und ordnen sich in jeder Schicht der Membran neu, aber sie √ľberqueren selten die hydrophobe Region und √ľbertragen auf die entgegengesetzte Schicht, nach Burnette. Die hydrophilen K√∂pfe sind immer an der √§u√üeren Peripherie und die hydrophoben Enden verbleiben im Kern der Doppelschicht.

Die Fl√ľssigkeitseigenschaft der Membran f√ľhrt zu asymmetrischen Doppelschichten. Burnette beschreibt, dass als Reaktion auf sich √§ndernde Umgebungen oder unterschiedliche Temperaturen innerhalb und au√üerhalb der Zelle, mehr Proteine ‚Äč‚Äčoder Kohlenhydratmolek√ľle auf jeder Schicht zu einem Zeitpunkt vorhanden sein k√∂nnen, was den selektiven Durchgang von Molek√ľlen und Ionen durch die Membran erm√∂glicht.

Eine Illustration der fluiden Mosaikeigenschaften der Zellmembran wird in "Carnegie-Mellon: Die Struktur und Funktion der Zellmembran" vorgestellt.

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