Zellmembran
Synonyme: Zytoplasmamembran, Plasmamembran, Membrana cellularis, Plasmalemm
Englisch: cell membrane, plasmalemma
1. Definition
2. Struktur
Typischerweise besteht die Zellmembran aus zwei Lagen von amphiphilen Phospholipiden, deren polare Gruppen die Membran zum Zytosol und zum extrazellulären Raum hin begrenzen. Die lipophilen Anteile - vorwiegend langkettige Fettsäuren - beider Lipidschichten sind gegeneinander ausgerichtet und bilden damit eine hydrophobe Barriere. Dieser Aufbau wird auch als Doppellipidmembran bezeichnet.
2.1. Membranbausteine
Man unterscheidet verschiedene chemische Klassen von Membranlipiden:
- Phospholipide bzw. Diacylglycerin-Phosphorsäureester (Phosphatidyl-Serin, Phosphatidyl-Inositol, Phosphatidyl-Ethanolamin, Phosphatidyl-Cholin etc.)
- Sphingolipide (Ganglioside, Cerebroside etc.)
- Cholesterin und seine Derivate
Die dem Extrazellulärraum zugewandten Lipide können glykosyliert sein. Auch eine Reihe von Proteinen (z.B Annexine), Lipoproteinen und Glykoproteinen ist Bestandteil der Zellmembran. Man unterscheidet Transmembranproteine von Proteinen, die über Ankermoleküle an die Lipidschicht gebunden sind.
3. Funktion
Der lipophile Charakter der Zellmembran ermöglicht es, zwei wässrige Milieus gegeneinander abzugrenzen und einer Vermischung vorzubeugen. Ionen, stark polare und größere Moleküle können nicht oder nur schwer die Membran passieren. Auf diese Weise sind Zellen in der Lage, über in die Lipiddoppelschicht eingebaute Kanäle und Transporter selektiv Substanzen zwischen beiden Milieus auszutauschen: Damit lassen sich Konzentrationsdifferenzen (Anm.: Der Begriff "Gradient" sollte nicht verwendet werden) aufrechterhalten und z.B. ein Membranpotential aufbauen. Rezeptoren innerhalb der Membran ermöglichen eine Weiterleitung von Signalen in das Intrazellulärmilieu.
Durch den Gehalt der in die Membran eingebaute Cholesterin-Moleküle kann die Fluidität der elastischen Zellbegrenzungen reguliert werden. Diese Fluidität ermöglicht die Beweglichkeit von Proteinen innerhalb des Bilayers. Ebenso können Membranteile als Vesikel abgespalten werden und spielen damit eine entscheidende Rolle bei Endozytose und Sekretion.