Biomembran: Übersicht und Lipide

In der Biologie wird die Zelle mehr als einmal sehr genau betrachtet. Ob unter dem Mikroskop oder im Zusammenhang mit Diffusion oder anderen biologischen Prozessen, die Zelle wird euch immer begleiten. Hier möchten wir euch nun die Struktur der Zelle, so wie sie unter dem Elektronenmikroskop erscheint, genauer erläutern und zeigen.

Die Zelle besteht aus einer äußeren und einer inneren Zellmembran. Diese ist selektiv permeabel, das bedeutet, dass nicht alle Stoffe die Membran passieren können, sondern nur solche, die bestimmte Kriterien erfüllen. Abhängig von ihrer Polarität, Größe und Ladung können bestimmte Stoffe ohne Hilfe gar nicht oder nur bedingt bzw. mit unterschiedlicher Geschwindigkeit passieren.

Die Biomembran

Die Biomembran besteht aus einer Lipiddoppelschicht. Dies bedeutet, dass nicht eine einzelne Schicht die Membran begrenzt, sondern gleich zwei Lipidreihen die Begrenzung der Zelle darstellen. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Membran wichtige Transportfunktionen erfüllen muss.
Die Membran begrenzt die Zelle von außen. Sie ist extrem dünn, fast schon zu dünn. Die Konsistenz lässt sich mit Olivenöl vergleichen. Das Nötigste wird abgehalten, gröbere Eingriffe jedoch zerstören die Membran. Diese Lipidschicht, auf die wir später noch genauer eingehen, ist permanent in Bewegung. Sie ist besonders reizempfindlich.
1935 stellten die Biologen Dawson und Danielli die Hypothese auf, dass die Biomembran aus einer Lipiddoppelschicht besteht. In diese Membran seien oben und unten Proteine eingelagert. Mit dieser Hypothese haben die beiden Biologen den Aufbau der Biomembran für eine längere Zeit definiert; das Modell ging als Davson-Danielli-Modell in die Literatur ein und hatte 37 Jahre Bestand. Es erklärte zwar ganz richtig die Organisation der Lipidmoleküle, doch konnte es die zahlreichen Eigenschaften der Membranproteine nicht widerspruchsfrei deuten.

1972 wurde es durch das Fluid-Mosaic-Modell abgelöst. Dieses Modell beschreibt die Membran als ein flüssiges Mosaik; es sieht vor, daß die Lipide ein visköses zweidimensionales Lösungsmittel bilden, in das Proteine mehr oder weniger tief eingelassen und in dem sie verankert sind. Auch dieses Modell gilt inzwischen weitgehend als überholt, da praktisch alle grundsätzlichen Annahmen in der Realität nicht gegeben sind: Membranproteine liegen in so hoher Konzentration vor, dass sie nicht 'weit voneinander entfernt' in der Lipidschicht schwimmen, sondern sich gegenseitig beeinflussen. Außerdem sind die meisten Transmembranproteine sehr viel größer als die typische Dicke einer ungestörten Lipiddoppelschicht.

Lipide

Ein Lipid ist ein Teilchen, welches aus - zumindest weitesgehend - wasserunlöslichen Stoffen besteht. Lipide werden häufig auch als Fette bezeichnet, dies ist allerdings nur eine Untergruppe der Lipide.

Lipide sind die wichtigsten Bestandteile der Biomembran. Sie bestehen aus einem Kopf und einem Schwanz. Diese unterschieden sich darin, dass der Kopf wasserliebend ist, der Schwanz jedoch nicht. Diese beiden Zustände bezeichnet man in der biologischen Ausdrucksweise als hydrophil (wasserliebend) und hydrophob (nicht wasserliebend). Der hydrophile Bereich weißt nach außen hin.
Hydrophil = Wasserliebend
Hydrophob = Nicht Wasserliebend

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