Zellmembran

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Schematische Darstellung einer Zellmembran.
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Zelle
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Die Zellmembran (lat.-anatom. Membrana cellularis), Zytomembran oder Plasmamembran, auch Plasmalemma bzw. Pellicula (lat.; „Fellchen“) oder Peanale (lat.; „Häutchen“) genannt, ist eine Biomembran, die die lebende Zelle umgibt und ihr inneres Milieu aufrechterhält. Sie besteht aus einer Lipiddoppelschicht und ist mit einer Stärke von etwa sechs bis zehn Nanometer lichtmikroskopisch höchstens als vage Linie erkennbar. Eine Zellmembran ist die Abgrenzung einer Zelle. Außerdem findet an der Zellmembran ein Stoffaustausch statt.

Organisation der Zellmembran[Bearbeiten]

Zusammensetzung[Bearbeiten]

Die Zellmembran besteht aus einer Vielzahl an unterschiedlichen membranogenen Lipiden, die eine Lipiddoppelschicht bilden. Hauptbestandteil sind Phospholipide, sowie Sphingolipide und Cholesterin. Die Lipide können unterschiedlich lange Ketten, unterschiedliche Kopfgruppen aufweisen, unterschiedliche Sättigungsgrade in den Fettsäureketten haben und mit Kohlenhydratresten zu Glykolipiden modifiziert worden sein. Außer Lipiden enthält die Zellmembran außerdem Membranproteine wie etwa Zelladhäsionsmoleküle, Ionenkanäle oder Rezeptoren für die Signaltransduktion durch die Membran. Die Zusammensetzung aus Lipiden unterscheidet sich von anderen Membranen der Zelle, die Zellorganellen umschließen.

Polarität[Bearbeiten]

Die Lipidzusammensetzung unterscheidet sich in Bezug auf die intrazelluläre/zytosolische Seite und die extrazelluläre Seite. Diese Organisation wird bewerkstelligt durch selektive Phospholipidtranslokatoren (Flippasen bzw. Floppasen). Im Verlauf einer Apoptose wird diese Orientierung umgedreht und dient als Signal für die umgebenden Zellen.

Lipid rafts[Bearbeiten]

Sphingolipide und Cholesterin können innerhalb der Zellmembran Domänen formen, die sogenannten Lipid Rafts. Lipid rafts sind selektiv angereichert an bestimmten Membranproteinen entsprechend deren Transmembrandomänen und spielen eine Rolle im Clustern von Membranproteinen etwa im Verlauf einer Signalkaskade. Über die typische Größe und Lebensdauer von lipid rafts gibt es gegenwärtig (2015) noch keinen Konsens.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Jede Zelle identifiziert sich mit Hilfe ihrer peripheren Proteine nach außen hin, was man als Oberflächenantigen bezeichnet. Diese Membranproteine liegen oder „schwimmen“ nach dem Fluid-Mosaik-Modell auf oder in der Membran. Zusätzlich dazu hängen zur Markierung an der Außenseite der Zellmembran oft kurzkettige, teilweise bäumchenartig verzweigte Kohlenhydratverbindungen an den Proteinen und an den Lipiden; man spricht dann von Glykoproteinen bzw. Glykolipiden. Die nach außen ragenden Strukturen der Zellmembran haben unter anderem Rezeptor-, Transport- oder stabilisierende Funktionen. Diese Glykoproteine und Glykolipide bilden auch die Glykokalyx, die bei Zellen ohne Zellwand neben dem Zytoskelett für Stabilität sorgt. Weiterhin nimmt die Zellmembran per Endozytose gebundene Moleküle über Protein-Lipid-Interaktionen durch Einstülpung und Abschnürung von Zellmembranabschnitten auf. Per Pinocytose können Flüssigkeitsmengen eingeschlossen werden.

Die meisten Zellen sind semipermeabel und besitzen ein Membranpotential, was heißt, dass zwischen innen und außen eine Potentialdifferenz besteht. Vorwiegend durch Ionenkanäle kommt es zu unterschiedlichen Stoff- und Ladungsverteilungen, wodurch ein elektrochemischer Gradient entsteht. An der Außenseite der Zellmembran können sich Zellfortsätze befinden. Sonderbildungen sind bei tierischen Zellmembranen die Mikrovillipseudopodienartige Ausstülpungen nach außen –, die die Oberfläche der Membran vergrößern und zusammen den sogenannten Bürstensaum der Zelle bilden.

Zellmembran von Archaeen[Bearbeiten]

Die Zellmembran von Archaeen besteht nicht aus Fettsäuren, sondern aus Isoprenoid-Alkoholen, die mit Glycerin nicht über Ester-, sondern über eine Etherbindung verknüpft sind. Die entstehenden Glycerinether sind wesentlich temperaturstabiler.

Weblinks[Bearbeiten]