Zellmembran

Überblick

Die Zellmembran, auch Plasmamembran genannt, ist eine komplexe Struktur, die die Zelle umgibt und zahlreiche essenzielle Aufgaben für ihr Überleben und ihre Funktion erfüllt. Sie besteht aus Lipiden, Proteinen und Kohlenhydraten.

Lipide liegen überwiegend in Form von Phospholipiden vor. Diese sind so angeordnet, dass ihre hydrophilen Kopfgruppen zum intra- und extrazellulären Raum zeigen, während die hydrophoben Fettsäurereste einander zugewandt im Inneren der Membran liegen. Dadurch entsteht eine Phospholipid-Doppelschicht, die als selektiv permeable Barriere wirkt: Kleine, ungeladene Moleküle (z. B. Gase), Wasser sowie lipophile Substanzen wie Steroidhormone können die Membran relativ leicht passieren, während Ionen und größere Moleküle daran gehindert werden. Cholesterin ist ein weiteres Membranlipid und reguliert die Fluidität und Stabilität der Membran.

Membranproteine lassen sich in integrale (Transmembran-)Proteine und periphere Proteine unterteilen. Sie übernehmen vielfältige Funktionen, darunter den Stofftransport, die Signaltransduktion, enzymatische Reaktionen, die Stabilisierung der Zellstruktur sowie die Zell-Zell-Adhäsion.

Kohlenhydrate ragen an der Außenseite der Zellmembran hervor und bilden eine Schicht, die als Glykokalyx bezeichnet wird. Diese Struktur ist wichtig für die Zell-Zell-Erkennung (z. B. im AB0-System), die Zelladhäsion sowie für immunologische Prozesse und bestimmt die antigenen Eigenschaften der Zelloberfläche.

Der Aufbau der Zellmembran wird durch das Flüssig-Mosaik-Modell beschrieben. Dieses Modell verdeutlicht, dass Lipide und viele Membranproteine innerhalb der Membran lateral beweglich sind und keine starre Struktur bilden.

Zudem ist die Zellmembran asymmetrisch aufgebaut: Die Zusammensetzung ihrer Bestandteile unterscheidet sich zwischen der intra- und extrazellulären Seite. Kohlenhydratstrukturen finden sich physiologischerweise ausschließlich an der Außenseite der Membran.

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Die Zellmembran

Die Zellmembran (Plasmamembran) umgibt die Zelle und grenzt das Zytosol von der extrazellulären Umgebung ab.

Struktur der Zellmembran

Die Zellmembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht mit eingelagerten Proteinen sowie einem geringeren Anteil an Kohlenhydraten, die nach außen ragen.

Selektive Permeabilität der Zellmembran

Die Phospholipid-Doppelschicht verleiht der Zellmembran ihre selektive Permeabilität. Man spricht von einer selektiven Permeabilität, da einige Moleküle sie relativ leicht passieren können, während andere daran gehindert werden. Stoffe, die die Membran nicht frei passieren können, werden über spezifische Membranproteine transportiert, etwa über Kanäle, Carrier oder Pumpen.

Funktionen der Zellmembran

Die verschiedenen Bestandteile der Zellmembran tragen zu unterschiedlichen Funktionen bei.

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Zusammenfassung