Struktur einer Zellmembran

Die Membranen dieser Zellen sind voller Vielfalt.

Nur eine sehr dünne, flexible Barriere trennt den Inhalt einer Zelle von ihrer Umgebung. Diese Barriere, die so genannte Zellmembran (oder Plasmamembran), ermöglicht selektiv den Austausch und die Passage bestimmter Moleküle, während unerwünschte Substanzen außen vor bleiben. Die Membran ermöglicht 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 außerhalb der Membran für zusätzliche Unterstützung und Struktur. Die einzigartigen Funktionen der Zellmembran diktieren ihre Struktur und Eigenschaften.

Phospholipidkomponente

Eine zweischichtige Struktur spezieller Lipidmoleküle, Phospholipide genannt, bildet die Zellmembran. Jedes Phospholipid hat zwei Fettsäureketten, die an einen Phosphat-Glycerol-Kopf gebunden sind. Die Fettsäuren sind hydrophob (wasserhassend), wobei der Phosphatkopf hydrophil (wasserliebend) ist. Die zwei Schichten von Phospholipiden positionieren sich so, dass die Fettsäuren innerhalb der Schichten oder Blättchen sind. Laut "Carnegie-Mellon: Die Struktur und Funktion der Zellmembran" ordnen sich die Phospholipidmoleküle, wenn die Doppelschichtmembran mit Wasser in Kontakt kommt, selbst an, um die Fettsäureendstücke von Wasser fernzuhalten.

Proteinkomponente

Zwei Arten von Proteinen sind in der Zellmembran verstreut: integrale Proteine ​​und periphere Proteine. Integrale Proteine, die aus langen Aminosäureketten bestehen, durchlaufen die gesamte Membran. Einige Teile des Proteins interagieren mit der äußeren Umgebung und andere Teile interagieren mit dem Zellinneren. Integrale Proteine ​​werden daher auch als Transmembranproteine ​​bezeichnet. Integrale Proteine ​​haben zwei Hauptfunktionen. Sie fungieren als Poren, die bestimmte "Ionen oder Nährstoffe in die Zelle" erlauben, und sie "übertragen Signale in und aus der Zelle", entsprechend James Burnette III im Carnegie-Mellon Artikel.

Im Gegensatz dazu heften sich periphere Proteine ​​nur an die Membranoberfläche und dienen als Anker für das Zytoskelett oder extrazelluläre Fasern.

Kohlenhydrate und Cholesterin

Ein Kohlenhydratmantel, bekannt als Glykokalyx, bedeckt die Zelloberfläche. Die Glykokalyx besteht aus kurzen Oligosacchariden, die an bestimmte Arten von Transmembranproteinen gebunden sind. Laut "Die Zelle: Struktur der Plasmamembran" liefert die Glykokalyx die Identität einer Zelle. Es stellt im Grunde eine Reihe von Markern zur Verfügung, die zwischen identischen Zellen und fremden oder eindringenden Zellen unterscheiden können. Die Glykokalyx dient auch zum Schutz der Zelloberfläche.

Cholesterin ist eine andere Art von Lipiden auf der Zellmembran gefunden. Überall im Inneren der Fettsäure verteilt, verhindern Cholesterine, dass sich die Schwänze zu fest packen und die Membran flüssig 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 ermöglichen, ihre Funktionen zu erfüllen. Erstens ist die Zellmembran eine Mosaikstruktur aus verschiedenen Molekülen. Jeder Zelltyp in mehrzelligen und einzelligen Organismen wird eine einzigartige Sammlung und Kombination von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden aufweisen. Als Beispiel erwähnt Burnette von Carnegie-Mellon, dass die Membran der roten Blutkörperchen mehr als 50 Arten von Proteinen aufweist.

FlĂĽssigkeitseigenschaft

Die zweite Eigenschaft der Zellmembran ist ihre Fließfähigkeit. Die Phospholipide bewegen sich frei um und ordnen sich in jeder Schicht der Membran neu, aber sie überqueren selten die hydrophobe Region und übertragen auf die entgegengesetzte Schicht, nach Burnette. Die hydrophilen Köpfe sind immer an der äußeren Peripherie und die hydrophoben Enden verbleiben im Kern der Doppelschicht.

Die Flüssigkeitseigenschaft der Membran führt zu asymmetrischen Doppelschichten. Burnette beschreibt, dass als Reaktion auf sich ändernde Umgebungen oder unterschiedliche Temperaturen innerhalb und außerhalb der Zelle, mehr Proteine ​​oder Kohlenhydratmoleküle auf jeder Schicht zu einem Zeitpunkt vorhanden sein können, was den selektiven Durchgang von Molekülen und Ionen durch die Membran ermöglicht.

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

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