Aufgaben der zellulären Membran
Sie dient als Barriere zwischen dem externen und dem internen Milieu. Sie ist selektiv permeabel dank ihrem Aufbau. Die Membran besteht aus Proteinen, Lipiden und z.T. Zuckern, die an die Proteine oder Lipide gebunden sind.
Das Gewichtsverhältnis Proteine zu Lipide ist abhängig von der Membran: 
Membranlipide
Phospholipide bilden in Wasser spontan eine Lipid-Doppelschicht oder Liposome, d.h. Bilayer-„Sphären“, die mit Wasser gefüllt sind.
Phospholipide mit nur einem FS-Schwanz bilden bevorzugt Micellen, d.h. einlagige Kreise ohne Wasser in der Mitte. Lysophospholipide, Phospholipide bei denen eine FS enzymatisch abgespalten wurde,
sind gute Beispiele dafür.
Detergenzien (Waschmittel) sind z.B. amphiphile Phospholipide, die Micellen bilden und so den Schmutz, d.h. das Fett, abzulösen vermögen. In Innern der Micellen findet man also hydrophobe Stoffe.
Hauptlipide der Membran sind Phosphatidylethanolamin (PE), Phosphatidylcholin (PC), Phosphatidylinositol (PI), Phosphatidylserin (PS), Sphingomyelin und Chole-sterol.
Damit unsere Membranen bei Körpertemperatur quasi-flüssig sind, müssen sie viele ungesättigte Lipide enthalten. Auch Cholesterol hat einen Einfluss auf die Fluidität der Membran.
Bei tiefen Temperaturen erhöht es die Fluidität, bei hohen jedoch senkt es sie!
Bakterien kennen einen anderen Mechanismus um die Fluidität ihrer Membran bei tie-fen Temperaturen aufrecht zu erhalten. Mittels Enzymen bauen sie Doppelbindungen in die Fettsäureketten der
Membranlipide ein, welche eine regelmässige Anordnung der Membranlipide stören.
Die Membranen unseres Körpers sind asymmetrische Membranen. Wir finden nicht in beiden Lagen des Bilayers die gleichen Lipide. PS und PE befinden sich v.a. im „inneren“ Layer
der Zellmembran, während Sphingomyelin und PC eher auf der Aussenseite zu finden sind.
Membranproteine (MP)
funktionelle Einteilung:
- Enzyme
- Poren (Carrier), Pumpen
- Rezeptoren für Hormone etc.
- Strukturproteine / Ankerproteine
Chemische Einteilung:
- Integrale MP: durchqueren die Membran und bilden eine oder sieben a-Helix/ces in der Membran
- Periphere MP: binden aussen an der Membran, oft an Intergralproteine
Beim Waschen einer Membran mit 1 M NaCl werden periphere MP weggewaschen, integrale hingegen nicht.
Um integrale MP zu extrahieren müssen die MP mit Detergenzien löslich gemacht werden, die Membran wird dabei zerstört.
Lipide liegen nicht fix in der Membran. Das Ganze gleicht einer zähflüssigen zweiblättrigen Schicht. Lateraldiffusionen sind oft zu beobachten doch Schichten-wechsel, sog. Flip-Flops
sind selten. Dazu müsste sich der aquatisierte Phosphatkopf zuerst von seiner Wasserhülle befreien, was aber viel Energie kostet. Allerdings gibt es Enzyme, welche solche Flip-Flops unter
ATP-Verbrauch bewirken.
Membranen können miteinander fusionieren sowie Vesikel abschnüren
Zucker, also Kohlenhydrate, befinden sich immer entweder auf der Aussenseite einer Membran, d.h. gegen das extrazelluläre Milieu oder aber auf der vom Zytosol abge-wandten Seite wie z.B.
im Lumen von ER und Golgi.
Biosynthese von Membranen: Membranmaterial wird im ER und im Golgi gebildet und gelangt via Vesikel zur entsprechenden Membran.
Die Permeabilität der Membran ist stoffabhängig. Kleine neutrale Gase (O2, CO2, N2 etc.), Wasser und kleine, stark hydrophobe Moleküle passieren die Membran. Hydro-phile und amphiphile
Moleküle können die Membran nicht frei passieren.
Carrier sind stoffspezifische Transportproteine, die Moleküle entlang eines Kon-zentrationsgradienten transportieren. Das Ganze läuft ohne
Energieverbrauch ab! Dieses Transportart wird
darum auch erleichterte Diffusion oder passiver Transport genannt.
Aktiver Transport erfolgt gegen einen Konzentrationsgradienten und unter ATP-Verbrauch. Man unterscheidet beim aktiven Transport zwischen:
- Uniport: 1 (oder mehr) Substanz rein resp. raus
- Symport: 2 (oder mehr) Substanzen zugleich rein resp. raus
- Antiport: 2 (oder mehr) Substanzen, davon 1 rein, 1 raus ( nicht unbedingt gleichzeitig)
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