Welche Rolle spielt die Zellmembran? Zelle und Zellmembran. Ionenkanäle der Zellmembran

Biologische Membranen.
Der Begriff „Membran“ (lateinisch membrana – Haut, Film) wurde vor mehr als 100 Jahren verwendet, um eine Zellgrenze zu bezeichnen, die einerseits als Barriere zwischen dem Zellinhalt und der äußeren Umgebung dient, und andererseits andererseits als semipermeable Trennwand, durch die Wasser und einige Substanzen gelangen können. Die Funktionen der Membran sind jedoch nicht darauf beschränkt, denn biologische Membranen bilden die Grundlage für die strukturelle Organisation der Zelle.
Membranstruktur. Nach diesem Modell ist die Hauptmembran eine Lipiddoppelschicht, bei der die hydrophoben Schwänze der Moleküle nach innen und die hydrophilen Köpfe nach außen zeigen. Lipide werden durch Phospholipide repräsentiert – Derivate von Glycerin oder Sphingosin. Proteine ​​sind mit der Lipidschicht verbunden. Integrale (Transmembran-)Proteine ​​durchdringen die Membran und sind fest mit ihr verbunden; periphere dringen nicht ein und sind weniger fest mit der Membran verbunden. Funktionen von Membranproteinen: Aufrechterhaltung der Membranstruktur, Empfang und Umwandlung von Signalen aus der Umgebung. Umwelt, Transport bestimmter Stoffe, Katalyse von Reaktionen auf Membranen. Die Membrandicke liegt zwischen 6 und 10 nm.

Membraneigenschaften:
1. Fließfähigkeit. Die Membran ist keine starre Struktur; die meisten ihrer Proteine ​​und Lipide können sich in der Ebene der Membran bewegen.
2. Asymmetrie. Die Zusammensetzung der äußeren und inneren Schichten von Proteinen und Lipiden ist unterschiedlich. Darüber hinaus tragen die Plasmamembranen tierischer Zellen außen eine Schicht aus Glykoproteinen (Glykokalyx, die Signal- und Rezeptorfunktionen übernimmt und auch für die Vereinigung von Zellen zu Geweben wichtig ist).
3. Polarität. Die Außenseite der Membran trägt eine positive Ladung, die Innenseite eine negative Ladung.
4. Selektive Permeabilität. Die Membranen lebender Zellen lassen neben Wasser nur bestimmte Moleküle und Ionen gelöster Substanzen durch. (Die Verwendung des Begriffs „Semipermeabilität“ in Bezug auf Zellmembranen ist nicht ganz korrekt, da dieses Konzept dies impliziert Die Membran lässt nur Lösungsmittelmoleküle durch, während sie alle Moleküle und Ionen gelöster Substanzen zurückhält.)

Die äußere Zellmembran (Plasmalemma) ist ein 7,5 nm dicker ultramikroskopischer Film, der aus Proteinen, Phospholipiden und Wasser besteht. Ein elastischer Film, der von Wasser gut benetzt wird und nach einer Beschädigung schnell seine Integrität wiederherstellt. Es hat eine universelle Struktur, die typisch für alle biologischen Membranen ist. Die Grenzlage dieser Membran, ihre Beteiligung an den Prozessen der selektiven Permeabilität, Pinozytose, Phagozytose, Ausscheidung von Ausscheidungsprodukten und Synthese, im Zusammenspiel mit benachbarten Zellen und dem Schutz der Zelle vor Schäden machen ihre Rolle äußerst wichtig. Tierische Zellen außerhalb der Membran sind manchmal mit einer dünnen Schicht aus Polysacchariden und Proteinen bedeckt – der Glykokalyx. In Pflanzenzellen gibt es außerhalb der Zellmembran eine starke Zellwand, die für äußere Unterstützung sorgt und die Form der Zelle beibehält. Es besteht aus Ballaststoffen (Cellulose), einem wasserunlöslichen Polysaccharid.

Plasma Membran , oder Plasmalemma,- die beständigste, grundlegendste und universellste Membran für alle Zellen. Es handelt sich um einen dünnen (ca. 10 nm) Film, der die gesamte Zelle bedeckt. Das Plasmalemma besteht aus Proteinmolekülen und Phospholipiden (Abb. 1.6).

Phospholipidmoleküle sind in zwei Reihen angeordnet – mit hydrophoben Enden nach innen und hydrophilen Köpfen zur inneren und äußeren wässrigen Umgebung hin. An manchen Stellen wird die Bilayer (Doppelschicht) der Phospholipide durch und durch von Proteinmolekülen (Integralproteinen) durchdrungen. Im Inneren solcher Proteinmoleküle befinden sich Kanäle – Poren, durch die wasserlösliche Substanzen gelangen. Andere Proteinmoleküle dringen auf der einen oder anderen Seite zur Hälfte in die Lipiddoppelschicht ein (semiintegrale Proteine). Auf der Oberfläche der Membranen eukaryotischer Zellen befinden sich periphere Proteine. Lipid- und Proteinmoleküle werden durch hydrophil-hydrophobe Wechselwirkungen zusammengehalten.

Eigenschaften und Funktionen von Membranen. Alle Zellmembranen sind mobile Flüssigkeitsstrukturen, da Lipid- und Proteinmoleküle nicht durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind und sich in der Membranebene recht schnell bewegen können. Dadurch können Membranen ihre Konfiguration ändern, d. h. sie sind flüssig.

Membranen sind sehr dynamische Strukturen. Sie erholen sich schnell von Schäden und dehnen und ziehen sich bei Zellbewegungen zusammen.

Membranen verschiedener Zelltypen unterscheiden sich erheblich sowohl in der chemischen Zusammensetzung als auch im relativen Gehalt an Proteinen, Glykoproteinen, Lipiden und folglich in der Art der darin enthaltenen Rezeptoren. Jeder Zelltyp zeichnet sich daher durch eine Individualität aus, die maßgeblich bestimmt wird Glykoproteine. Beteiligt sind verzweigtkettige Glykoproteine, die aus der Zellmembran herausragen Faktorerkennungäußere Umgebung, sowie in der gegenseitigen Erkennung verwandter Zellen. Beispielsweise erkennen sich eine Eizelle und ein Spermium gegenseitig an Glykoproteinen auf der Zelloberfläche, die als separate Elemente einer Gesamtstruktur zusammenpassen. Eine solche gegenseitige Anerkennung ist ein notwendiger Schritt vor der Befruchtung.

Ein ähnliches Phänomen wird im Prozess der Gewebedifferenzierung beobachtet. Dabei werden strukturell ähnliche Zellen mit Hilfe der Erkennungsbereiche des Plasmalemmas korrekt zueinander ausgerichtet und so deren Adhäsion und Gewebebildung sichergestellt. Verbunden mit Anerkennung Verkehrsvorschriften Moleküle und Ionen durch die Membran sowie eine immunologische Reaktion, bei der Glykoproteine ​​die Rolle von Antigenen spielen. Zucker können somit als Informationsmoleküle fungieren (wie Proteine ​​und Nukleinsäuren). Die Membranen enthalten außerdem spezifische Rezeptoren, Elektronenträger, Energiewandler und Enzymproteine. Proteine ​​sind daran beteiligt, den Transport bestimmter Moleküle in oder aus der Zelle zu gewährleisten, stellen eine strukturelle Verbindung zwischen Zytoskelett und Zellmembranen her oder dienen als Rezeptoren für den Empfang und die Umwandlung chemischer Signale aus der Umgebung.

Die wichtigste Eigenschaft der Membran ist auch gezielte Durchlässigkeit. Das bedeutet, dass Moleküle und Ionen die Membran mit unterschiedlicher Geschwindigkeit passieren. Je größer die Moleküle sind, desto langsamer ist die Geschwindigkeit, mit der sie die Membran passieren. Diese Eigenschaft definiert die Plasmamembran als osmotische Barriere. Wasser und darin gelöste Gase haben die maximale Durchdringungsfähigkeit; Ionen passieren die Membran viel langsamer. Die Diffusion von Wasser durch eine Membran nennt man durch Osmose.

Für den Stofftransport durch die Membran gibt es mehrere Mechanismen.

Diffusion- Eindringen von Stoffen durch eine Membran entlang eines Konzentrationsgradienten (von einem Bereich mit höherer Konzentration zu einem Bereich mit niedrigerer Konzentration). Der diffuse Stofftransport (Wasser, Ionen) erfolgt unter Beteiligung von Membranproteinen, die molekulare Poren aufweisen, bzw. unter Beteiligung der Lipidphase (bei fettlöslichen Stoffen).

Mit erleichterter Diffusion Spezielle Membrantransportproteine ​​binden selektiv an das eine oder andere Ion oder Molekül und transportieren es entlang eines Konzentrationsgradienten durch die Membran.

Aktiven Transport verursacht Energiekosten und dient dem Transport von Stoffen entgegen ihrem Konzentrationsgradienten. Er erfolgt durch spezielle Trägerproteine, die das sogenannte bilden Ionenpumpen. Am besten untersucht ist die Na-/K-Pumpe in tierischen Zellen, die Na+-Ionen aktiv herauspumpt und gleichzeitig K-Ionen absorbiert. Dadurch wird in der Zelle im Vergleich zur Umgebung eine höhere K-Konzentration und eine niedrigere Na+-Konzentration aufrechterhalten. Dieser Prozess erfordert ATP-Energie.

Durch den aktiven Transport mittels Membranpumpe in der Zelle wird auch die Konzentration von Mg 2- und Ca 2+ reguliert.

Während des aktiven Transports von Ionen in die Zelle dringen verschiedene Zucker, Nukleotide und Aminosäuren durch die Zytoplasmamembran.

Makromoleküle von Proteinen, Nukleinsäuren, Polysacchariden, Lipoproteinkomplexen usw. passieren im Gegensatz zu Ionen und Monomeren keine Zellmembranen. Der Transport von Makromolekülen, ihren Komplexen und Partikeln in die Zelle erfolgt auf ganz andere Weise – durch Endozytose. Bei Endozytose (Endozytose)- nach innen) ein bestimmter Bereich des Plasmalemmas fängt und umhüllt sozusagen extrazelluläres Material und schließt es in eine Membranvakuole ein, die durch die Einstülpung der Membran entsteht. Anschließend verbindet sich eine solche Vakuole mit einem Lysosom, dessen Enzyme Makromoleküle in Monomere zerlegen.

Der umgekehrte Prozess der Endozytose ist Exozytose (exo...- aus). Dadurch entfernt die Zelle intrazelluläre Produkte oder unverdaute Rückstände, die in Vakuolen oder Pupillen eingeschlossen sind.

Zyryki. Das Vesikel nähert sich der Zytoplasmamembran, verschmilzt mit dieser und sein Inhalt wird an die Umgebung abgegeben. Auf diese Weise werden Verdauungsenzyme, Hormone, Hemizellulose usw. entfernt.

Somit dienen biologische Membranen als Hauptstrukturelemente einer Zelle nicht nur als physikalische Grenzen, sondern sind dynamische Funktionsoberflächen. Auf den Membranen von Organellen finden zahlreiche biochemische Prozesse statt, wie zum Beispiel die aktive Aufnahme von Stoffen, die Energieumwandlung, die ATP-Synthese usw.

Funktionen biologischer Membranen die folgende:

Sie grenzen den Inhalt der Zelle von der äußeren Umgebung und den Inhalt von Organellen vom Zytoplasma ab.

Sie sorgen für den Transport von Stoffen in die Zelle hinein und aus ihr heraus, vom Zytoplasma zu den Organellen und umgekehrt.

Sie fungieren als Rezeptoren (Empfang und Umwandlung von Chemikalien aus der Umgebung, Erkennung von Zellsubstanzen usw.).

Sie sind Katalysatoren (sie sorgen für membrannahe chemische Prozesse).

Beteiligen Sie sich an der Energieumwandlung.

Die grundlegende Struktureinheit eines lebenden Organismus ist die Zelle, ein differenzierter Abschnitt des Zytoplasmas, der von einer Zellmembran umgeben ist. Da die Zelle viele wichtige Funktionen wie Fortpflanzung, Ernährung und Bewegung erfüllt, muss die Membran plastisch und dicht sein.

Geschichte der Entdeckung und Erforschung der Zellmembran

Im Jahr 1925 führten Grendel und Gorder ein erfolgreiches Experiment durch, um die „Schatten“ roter Blutkörperchen oder leerer Membranen zu identifizieren. Trotz einiger schwerwiegender Fehler entdeckten Wissenschaftler die Lipiddoppelschicht. Ihre Arbeit wurde 1935 von Danielli, Dawson und 1960 von Robertson fortgesetzt. Als Ergebnis langjähriger Arbeit und der Anhäufung von Argumenten erstellten Singer und Nicholson 1972 ein Fluid-Mosaik-Modell der Membranstruktur. Weitere Experimente und Studien bestätigten die Arbeiten der Wissenschaftler.

Bedeutung

Was ist eine Zellmembran? Dieses Wort wurde vor mehr als hundert Jahren verwendet; aus dem Lateinischen übersetzt bedeutet es „Film“, „Haut“. So wird die Zellgrenze bezeichnet, die eine natürliche Barriere zwischen dem inneren Inhalt und der äußeren Umgebung darstellt. Die Struktur der Zellmembran impliziert eine Halbdurchlässigkeit, wodurch Feuchtigkeit sowie Nährstoffe und Abbauprodukte ungehindert passieren können. Diese Hülle kann als Hauptstrukturbestandteil der Zellorganisation bezeichnet werden.

Betrachten wir die Hauptfunktionen der Zellmembran

1. Trennt den inneren Inhalt der Zelle von den Komponenten der äußeren Umgebung.

2. Trägt zur Aufrechterhaltung einer konstanten chemischen Zusammensetzung der Zelle bei.

3. Reguliert den richtigen Stoffwechsel.

4. Bietet Kommunikation zwischen Zellen.

5. Erkennt Signale.

6. Schutzfunktion.

„Plasmahülle“

Die äußere Zellmembran, auch Plasmamembran genannt, ist ein ultramikroskopischer Film mit einer Dicke von fünf bis sieben Nanomillimetern. Es besteht hauptsächlich aus Proteinverbindungen, Phospholiden und Wasser. Der Film ist elastisch, nimmt leicht Wasser auf und stellt nach einer Beschädigung schnell seine Integrität wieder her.

Es hat eine universelle Struktur. Diese Membran nimmt eine Grenzposition ein, beteiligt sich am Prozess der selektiven Permeabilität, der Entfernung von Zerfallsprodukten und synthetisiert diese. Die Beziehung zu seinen „Nachbarn“ und der zuverlässige Schutz des inneren Inhalts vor Beschädigungen machen es zu einem wichtigen Bestandteil beispielsweise für die Struktur der Zelle. Die Zellmembran tierischer Organismen ist manchmal mit einer dünnen Schicht bedeckt – der Glykokalyx, die Proteine ​​und Polysaccharide enthält. Pflanzenzellen außerhalb der Membran werden durch eine Zellwand geschützt, die als Stütze dient und ihre Form beibehält. Der Hauptbestandteil seiner Zusammensetzung sind Ballaststoffe (Zellulose) – ein wasserunlösliches Polysaccharid.

Somit hat die äußere Zellmembran die Funktion der Reparatur, des Schutzes und der Interaktion mit anderen Zellen.

Struktur der Zellmembran

Die Dicke dieser beweglichen Hülle variiert zwischen sechs und zehn Nanomillimetern. Die Zellmembran einer Zelle hat eine besondere Zusammensetzung, deren Grundlage eine Lipiddoppelschicht ist. Hydrophobe Schwänze, die gegenüber Wasser inert sind, befinden sich im Inneren, während hydrophile Köpfe, die mit Wasser interagieren, nach außen zeigen. Jedes Lipid ist ein Phospholipid, das aus der Wechselwirkung von Substanzen wie Glycerin und Sphingosin entsteht. Das Lipidgerüst ist eng von Proteinen umgeben, die in einer nicht kontinuierlichen Schicht angeordnet sind. Einige von ihnen tauchen in die Lipidschicht ein, der Rest passiert sie. Dadurch entstehen wasserdurchlässige Bereiche. Die Funktionen dieser Proteine ​​sind unterschiedlich. Einige davon sind Enzyme, der Rest sind Transportproteine, die verschiedene Stoffe aus der äußeren Umgebung in das Zytoplasma und zurück transportieren.

Die Zellmembran ist von integralen Proteinen durchdrungen und eng mit ihnen verbunden, während die Verbindung mit peripheren Proteinen weniger stark ist. Diese Proteine ​​erfüllen eine wichtige Funktion: Sie halten die Struktur der Membran aufrecht, empfangen und wandeln Signale aus der Umgebung um, transportieren Substanzen und katalysieren Reaktionen, die auf Membranen ablaufen.

Verbindung

Die Basis der Zellmembran ist eine bimolekulare Schicht. Dank ihrer Kontinuität verfügt die Zelle über Barriere- und mechanische Eigenschaften. In verschiedenen Lebensphasen kann diese Doppelschicht gestört sein. Dadurch entstehen strukturelle Defekte durchgehender hydrophiler Poren. In diesem Fall können sich absolut alle Funktionen einer Komponente wie der Zellmembran ändern. Der Kern kann unter äußeren Einflüssen leiden.

Eigenschaften

Die Zellmembran einer Zelle weist interessante Eigenschaften auf. Aufgrund ihrer Fließfähigkeit ist diese Membran keine starre Struktur und der Großteil der Proteine ​​und Lipide, aus denen sie besteht, bewegt sich frei auf der Ebene der Membran.

Im Allgemeinen ist die Zellmembran asymmetrisch, sodass die Zusammensetzung der Protein- und Lipidschichten unterschiedlich ist. Plasmamembranen in tierischen Zellen verfügen auf ihrer Außenseite über eine Glykoproteinschicht, die Rezeptor- und Signalfunktionen übernimmt und auch eine große Rolle beim Zusammenschluss von Zellen zu Gewebe spielt. Die Zellmembran ist polar, das heißt, die Ladung an der Außenseite ist positiv und die Ladung an der Innenseite negativ. Darüber hinaus verfügt die Zellmembran über selektive Einblicke.

Das bedeutet, dass neben Wasser nur eine bestimmte Gruppe von Molekülen und Ionen gelöster Stoffe in die Zelle gelangen. Die Konzentration einer Substanz wie Natrium ist in den meisten Zellen viel geringer als in der äußeren Umgebung. Kaliumionen haben ein anderes Verhältnis: Ihre Menge in der Zelle ist viel höher als in der Umwelt. Dabei neigen Natriumionen dazu, die Zellmembran zu durchdringen, während Kaliumionen eher nach außen abgegeben werden. Unter diesen Umständen aktiviert die Membran ein spezielles System, das eine „Pump“-Funktion übernimmt und die Konzentration der Substanzen ausgleicht: Natriumionen werden an die Oberfläche der Zelle gepumpt und Kaliumionen werden in das Innere der Zelle gepumpt. Dieses Merkmal ist eine der wichtigsten Funktionen der Zellmembran.

Diese Tendenz von Natrium- und Kaliumionen, von der Oberfläche nach innen zu wandern, spielt eine große Rolle beim Transport von Zucker und Aminosäuren in die Zelle. Durch die aktive Entfernung von Natriumionen aus der Zelle schafft die Membran Bedingungen für die neue Aufnahme von Glukose und Aminosäuren im Inneren. Im Gegenteil, bei der Übertragung von Kaliumionen in die Zelle wird die Zahl der „Transporter“ von Zerfallsprodukten aus dem Inneren der Zelle in die äußere Umgebung wieder aufgefüllt.

Wie erfolgt die Zellernährung durch die Zellmembran?

Viele Zellen nehmen Stoffe durch Prozesse wie Phagozytose und Pinozytose auf. Bei der ersten Option erzeugt eine flexible Außenmembran eine kleine Vertiefung, in der das eingefangene Partikel landet. Der Durchmesser der Aussparung wird dann größer, bis das eingeschlossene Partikel in das Zytoplasma der Zelle gelangt. Durch die Phagozytose werden einige Protozoen, beispielsweise Amöben, sowie Blutzellen – Leukozyten und Phagozyten – ernährt. Ebenso nehmen Zellen Flüssigkeit auf, die die notwendigen Nährstoffe enthält. Dieses Phänomen wird Pinozytose genannt.

Die äußere Membran ist eng mit dem endoplasmatischen Retikulum der Zelle verbunden.

Viele Arten von Hauptgewebebestandteilen weisen Vorsprünge, Falten und Mikrovilli auf der Oberfläche der Membran auf. Pflanzenzellen auf der Außenseite dieser Schale sind mit einer anderen, dicken und unter dem Mikroskop deutlich sichtbaren Hülle bedeckt. Die Fasern, aus denen sie bestehen, tragen dazu bei, Pflanzengewebe wie Holz zu stützen. Auch tierische Zellen verfügen über eine Reihe äußerer Strukturen, die auf der Zellmembran sitzen. Sie haben ausschließlich schützenden Charakter, ein Beispiel hierfür ist Chitin, das in den Hautzellen von Insekten enthalten ist.

Neben der Zellmembran gibt es eine intrazelluläre Membran. Seine Funktion besteht darin, die Zelle in mehrere spezialisierte geschlossene Kompartimente – Kompartimente oder Organellen – zu unterteilen, in denen eine bestimmte Umgebung aufrechterhalten werden muss.

Daher kann die Rolle eines solchen Bestandteils der Grundeinheit eines lebenden Organismus wie der Zellmembran nicht überschätzt werden. Struktur und Funktionen lassen auf eine deutliche Vergrößerung der Gesamtoberfläche der Zelle und eine Verbesserung der Stoffwechselprozesse schließen. Diese molekulare Struktur besteht aus Proteinen und Lipiden. Die Membran trennt die Zelle von der äußeren Umgebung und gewährleistet ihre Integrität. Mit seiner Hilfe werden die interzellulären Verbindungen auf einem ziemlich starken Niveau aufrechterhalten und Gewebe bilden. In diesem Zusammenhang können wir den Schluss ziehen, dass die Zellmembran eine der wichtigsten Rollen in der Zelle spielt. Die Struktur und die von ihr ausgeführten Funktionen unterscheiden sich in den verschiedenen Zellen je nach Zweck radikal. Durch diese Merkmale werden vielfältige physiologische Aktivitäten der Zellmembranen und ihre Rolle bei der Existenz von Zellen und Geweben erreicht.

Zellmembran - molekulare Struktur, die aus Lipiden und Proteinen besteht. Seine wichtigsten Eigenschaften und Funktionen:

• Trennung des Inhalts einer Zelle von der äußeren Umgebung, um deren Integrität sicherzustellen;
• Kontrolle und Etablierung des Austauschs zwischen Umwelt und Zelle;
• Intrazelluläre Membranen unterteilen die Zelle in spezielle Kompartimente: Organellen oder Kompartimente.

Das lateinische Wort „Membran“ bedeutet „Film“. Wenn wir von der Zellmembran sprechen, dann handelt es sich um eine Kombination aus zwei Filmen mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Die biologische Membran umfasst drei Arten von Proteinen:

1. Peripherie – befindet sich auf der Oberfläche des Films;
2. Integral – dringt vollständig in die Membran ein;
3. Halbintegral – ein Ende dringt in die Bilipidschicht ein.

Welche Funktionen erfüllt die Zellmembran?

1. Die Zellwand ist eine dauerhafte Zellmembran, die sich außerhalb der Zytoplasmamembran befindet. Es erfüllt Schutz-, Transport- und Strukturfunktionen. Kommt in vielen Pflanzen, Bakterien, Pilzen und Archaeen vor.

2. Bietet eine Barrierefunktion, d. h. einen selektiven, regulierten, aktiven und passiven Stoffwechsel mit der äußeren Umgebung.

3. Kann Informationen übertragen und speichern und ist auch am Reproduktionsprozess beteiligt.

4. Führt eine Transportfunktion aus, die Substanzen durch die Membran in die Zelle hinein und aus dieser heraus transportieren kann.

5. Die Zellmembran hat eine Einwegleitfähigkeit. Dadurch können Wassermoleküle die Zellmembran ohne Verzögerung passieren und Moleküle anderer Stoffe dringen selektiv ein.

6. Mit Hilfe der Zellmembran werden Wasser, Sauerstoff und Nährstoffe gewonnen und über sie die Produkte des Zellstoffwechsels abtransportiert.

7. Führt den Zellstoffwechsel über Membranen durch und kann diesen mithilfe von drei Hauptreaktionstypen durchführen: Pinozytose, Phagozytose, Exozytose.

8. Die Membran gewährleistet die Spezifität interzellulärer Kontakte.

9. Die Membran enthält zahlreiche Rezeptoren, die chemische Signale wahrnehmen können – Mediatoren, Hormone und viele andere biologisch aktive Substanzen. Es hat also die Kraft, die Stoffwechselaktivität der Zelle zu verändern.

10. Grundlegende Eigenschaften und Funktionen der Zellmembran:

• Matrix
• Barriere
• Transport
• Energie
• Mechanisch
• Enzymatisch
• Rezeptor
• Schützend
• Markierung
• Biopotential

Welche Funktion erfüllt die Plasmamembran in einer Zelle?

1. Begrenzt den Inhalt der Zelle;
2. Führt den Eintritt von Substanzen in die Zelle durch;
3. Sorgt für die Entfernung einer Reihe von Substanzen aus der Zelle.

Zellmembranstruktur

Zellmembranen umfassen Lipide von 3 Klassen:

• Glykolipide;
• Phospholipide;
• Cholesterin.

Die Zellmembran besteht im Wesentlichen aus Proteinen und Lipiden und ist maximal 11 nm dick. 40 bis 90 % aller Lipide sind Phospholipide. Es ist auch wichtig, Glykolipide zu beachten, die einen der Hauptbestandteile der Membran darstellen.

Der Aufbau der Zellmembran ist dreischichtig. In der Mitte befindet sich eine homogene flüssige Bilipidschicht, die auf beiden Seiten von Proteinen bedeckt ist (mosaikartig) und teilweise in die Dicke eindringt. Proteine ​​sind auch notwendig, damit die Membran spezielle Substanzen in die Zellen hinein und aus ihnen heraus zulassen kann, die die Fettschicht nicht durchdringen können. Zum Beispiel Natrium- und Kaliumionen.

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Zellstruktur - Video

Die Membran ist eine ultrafeine Struktur, die die Oberflächen von Organellen und der Zelle als Ganzes bildet. Alle Membranen haben einen ähnlichen Aufbau und sind zu einem System verbunden.

Chemische Zusammensetzung

Zellmembranen sind chemisch homogen und bestehen aus Proteinen und Lipiden verschiedener Gruppen:

• Phospholipide;
• Galactolipide;
• Sulfolipide.

Sie enthalten auch Nukleinsäuren, Polysaccharide und andere Substanzen.

Physikalische Eigenschaften

Bei normalen Temperaturen befinden sich die Membranen in einem flüssigkristallinen Zustand und schwanken ständig. Ihre Viskosität kommt der von Pflanzenöl nahe.

Die Membran ist regenerierbar, langlebig, elastisch und porös. Die Membrandicke beträgt 7 - 14 nm.

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Die Membran ist für große Moleküle undurchlässig. Kleine Moleküle und Ionen können unter dem Einfluss von Konzentrationsunterschieden auf verschiedenen Seiten der Membran sowie mit Hilfe von Transportproteinen durch die Poren und die Membran selbst gelangen.

Modell

Typischerweise wird die Struktur von Membranen mithilfe eines Fluidmosaikmodells beschrieben. Die Membran hat ein Gerüst – zwei Reihen von Lipidmolekülen, die wie Ziegelsteine ​​dicht aneinander liegen.

Reis. 1. Biologische Membran vom Sandwich-Typ.

Auf beiden Seiten ist die Lipidoberfläche mit Proteinen bedeckt. Das Mosaikmuster wird durch ungleichmäßig auf der Membranoberfläche verteilte Proteinmoleküle gebildet.

Je nach Eintauchgrad in die Bilipidschicht werden Proteinmoleküle unterteilt drei Gruppen:

• Transmembran;
• untergetaucht;
• oberflächlich.

Proteine ​​sorgen für die Haupteigenschaft der Membran – ihre selektive Durchlässigkeit für verschiedene Substanzen.

Membrantypen

Alle Zellmembranen können je nach Lokalisation unterteilt werden die folgenden Typen:

• extern;
• nuklear;
• Organellenmembranen.

Die äußere Zytoplasmamembran oder Plasmolemma ist die Grenze der Zelle. Durch die Verbindung mit den Elementen des Zytoskeletts behält es seine Form und Größe bei.

Reis. 2. Zytoskelett.

Die Kernmembran oder Karyolemma ist die Grenze des Kerninhalts. Es besteht aus zwei Membranen, die der äußeren sehr ähnlich sind. Die äußere Membran des Zellkerns ist mit den Membranen des endoplasmatischen Retikulums (ER) und über Poren mit der inneren Membran verbunden.

ER-Membranen durchdringen das gesamte Zytoplasma und bilden Oberflächen, auf denen die Synthese verschiedener Substanzen, einschließlich Membranproteinen, stattfindet.

Organellenmembranen

Die meisten Organellen haben eine Membranstruktur.

Die Wände bestehen aus einer Membran:

• Golgi-Komplex;
• Vakuolen;
• Lysosomen

Plastiden und Mitochondrien bestehen aus zwei Membranschichten. Ihre äußere Membran ist glatt und die innere weist viele Falten auf.

Merkmale der photosynthetischen Membranen von Chloroplasten sind eingebaute Chlorophyllmoleküle.

Tierische Zellen haben auf der Oberfläche ihrer Außenmembran eine Kohlenhydratschicht, die Glykokalyx genannt wird.

Reis. 3. Glykokalyx.

Die Glykokalyx ist am stärksten in den Zellen des Darmepithels entwickelt, wo sie Bedingungen für die Verdauung schafft und das Plasmalemma schützt.

Tabelle „Aufbau der Zellmembran“

Was haben wir gelernt?

Wir haben uns den Aufbau und die Funktionen der Zellmembran angesehen. Die Membran ist eine selektive (selektive) Barriere der Zelle, des Zellkerns und der Organellen. Der Aufbau der Zellmembran wird durch das Fluidmosaikmodell beschrieben. Nach diesem Modell werden Proteinmoleküle in die Doppelschicht aus viskosen Lipiden eingebaut.

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