Biomembran - Aufbau und Funktion

Als Biomembran bezeichnet man die aus einer Lipiddoppelschicht bestehende Schicht, die den Zellinnenraum von der extrazellulären Flüssigkeit trennt, oder im Falle von Zellorganellen innerhalb einer Zelle diese vom Cytoplasma abgrenzt. Die Biomembran ist existenziell für das Bestehen einer Zelle.

Phospholipide

Das Grundgerüst der Biomembran sind die sogenannten Phopspholipide. Phospholipide besitzen einen hydrophilen Kopf aus verschiedenen Molekülen, und hydrophobe Schwänze aus langkettigen Fettsäuren.

Als Beispiel ist hier das Phospholipid Lecithin abgebildet, ein für die Biomembran typisches Phospholipid. Neben Lecithin existieren noch eine ganze Reihe weiterer Phospholipide wieDer hydrophile Kopf besteht bei Lecithin aus Glycerin, Phosphat und Cholin. Lecithin ist damit ein sogenanntes Phosphoglycerid, da Glycerin die Phosphatgruppe mit den hydrophoben Fettsäuren des Schwanzes verbindet. Neben den Phosphogylceriden gibt es noch die sogenannten Sphingomyeline, bei denen das Molekül Sphingosin diese Verbindung übernimmt. Im Falle von Lecithin bildet das Molekül Cholin die Spitze des hydrophilen Kopfes.

Phospholipiddoppelschicht

Befinden sich Phospholipide nun in einer wässrigen Lösung (wie in unserem Körper), dann ist ihr Verhalten mit dem von Magneten zu vergleichen. Der hydrophobe und somit zugleich lipophile Schwanz weicht von der wässrigen Lösung weg, hin zu den Fettsäuren der anderen Phospholipiden. Bei besonders kleinen Mengen vorhandener Phospholipiden können sich kleine Bälle bilden, sogenannte Micellen. Bedeutsam sind die sogenannten Phospholipiddoppelschichten, die sowohl auf der einen, als auch auf der anderen Seite der Schicht hydrophil sind, und sich zu verschieden großen Vesikeln, sogenannten Liposomen zusammenschließen, ähnlich einer Seifenblase. Diese Wand aus einer Phospholipiddoppelschicht ist das Grundgerüst einer jeden Biomembran.

Aufbau der Biomembran

Eine Membran aus Phospholipiden ist äußerst fragil, und mit einem öligen Film auf einer Wasseroberfläche zu vergleichen. Um diese Membran zu verstärken finden sich beispielsweise in der Zellmembran einer Tierzelle verschiedene Ein- oder Anlagerungen, die die Membran verstärken. Desweiteren können nur wenige Stoffe aus oder in die Zelle durch die Lipiddoppelschicht diffundieren, lebenswichtige Moleküle wie Stärke sind zu große um die Membran zu passieren. Um den Zellstoffwechsel zu ermöglichen und damit einen Stoffein- und Stoffaustrag aus der Zelle oder der Zellorganelle sind verschiedene Proteine in die Membran eingelagert die beispielsweise gezielt den Transport eines bestimmten Moleküls in oder aus der Zelle übernehmen.