Biomembranen

Einführung

• Biomembranen sind in eukaryotischen und prokaryotischen Zellen vorhanden.
• Sie fungieren als Trennschicht, die den Innenraum der Zellen vom Extrazellulärraum abgrenzt.
• Umhüllen Zellorganellen wie Mitochondrien, Golgi-Apparat.

Aufbau

• Doppelschicht aus Phospholipiden
  • Amphipatisch: enthalten wasserliebenden und wassermeidenden Anteil
  • Bilden in wässriger Umgebung Doppelschichten
• Bestandteile:
  • Membranproteine und Kohlenhydrate ein- oder aufgelagert

Aufgaben der Biomembran

• Kompartimentbildung
  • Bildung von geschlossenen Räumen (Kompartimente) für Speicherung von Stoffen und Reaktionsabläufe
• Stofftransport
  • Innerhalb und außerhalb der Kompartimente

Detaillierter Aufbau

• Struktur:
  • Geschlossen, asymmetrisch: plasmatische Seite (dem Zellplasma zugewandt), extraplasmatische Seite (abgewandt)
• Membranlipide:
  • Phospholipide: mit Phosphorsäure verknüpft
    • Phosphoglyceride, Swingomyeline (v.a. in Nervenzellen)
  • Glykolipide: kovalent an Kohlenhydrate gebunden (Erkennungssignal)
  • Cholesterin: beeinflusst Fluidität der Membran
• Membranproteine:
  • Integrale Proteine: durchspannen Lipid-Doppelschicht (Kanal-, Transmembran-, Rezeptor-Proteine)
  • Periphere Proteine: binden an integrale Proteine oder Phospholipide
• Flüssig-Mosaik-Modell:
  • Phospholipide und Proteine bewegen sich seitlich (laterale Diffusion)
  • Fluidität variiert mit Temperatur und Zusammensetzung

Funktionen von Biomembranen

• Kompartimentierung
  • Abgegrenzte Kompartimente für Reaktions- oder Speicherräume
• Semipermeabilität
  • Selektive Durchlässigkeit basierend auf Molekülgröße und Polarität
  • Diffusion: kleine unpolare Moleküle (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid)
  • Transport: größere/geladene Moleküle über Membranproteine
    • Passiver Transport (ohne Energie)
    • Aktiver Transport (mit Energie, ATP)
• Oberflächenvergrößerung
  • Durch Mikrovilli zur besseren Stoffaufnahme/-abgabe, z.B. im Darm
• Kommunikation
  • Kohlenhydrate auf Membran-Oberfläche (Glycokalix)
  • Proteinkanäle (Gap Junctions) für schnellen Stoffaustausch
  • Zellverbindungen:
    • Tide Junctions: Abdichtung von Zellverbänden
    • Desmosomen: mechanische Stabilität

Endomembransystem

• Besteht aus membranumhüllten Zellkompartimenten in eukaryotischen Zellen
• Verbindung: direkt oder über Vesikeltransport
• Vesikel: kleine runde Bläschen für Stoffaustausch, insbesondere von Proteinen

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