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Zellmembran

Zellmembran (TEM) (100.000 x)

Die Zellmembran ist der äußere Abschluß des Zellinhalts jeder Zelle. Bei Pflanzen- und Bakterienzellen liegt ihr außen noch eine Zellwand

auf. Die Zellmembran ist eine Doppelmembran wie nachfolgendesELMI-Bild zeigt. Man sieht die Grenze zwischen zwei Zellen mit dem

interzellulären Raum und den beiden Doppelmembranen. Sie wird auchEinheitsmembran genannt.

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Aufbau einer Einheitsmembran

• Alle Membranen bestehen aus Proteinen und Fetten(Lipide). Die Anteile der beiden Bestandteile variierenjedoch. Beispiel:

• Die Zellmembran der Isolierungsschicht bei Nervenzellen• ( = Neuronen) genannt Myelin enthält nur 18% Proteine und

76% Lipide. • Die innere Mitochondrienmembran enthält 76% Proteine

and nur 24% Lipide. • Plasmamembranen der menschlichen Erythrozyten (roten

Blutkörperchen) und Mäuseleber bestehen aus nahezugleichen Mengen Proteine (44, bzw. 49% ) und aus Lipidezu 43, bzw. 52%.

• Der grundsätzliche Aufbau wird in der nächsten Abbildungdargestellt.

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Aufbau einer typischen ZellmembranIn einer Doppelschicht sind Proteine und Lipide in verschiedenenFormen in die Membran eingelagert sind. Nach außen ragen die

Fortsätze verschiedener Glykolipide und Lipoproteide:

Die Lipidmoleküle sind in den Abbildungen als Kugeln mit in derRegel 2 Schwänzen dargestellt. Diese lagern sich so aneinander, daßdie Kugeln eine Ebene bilden und die Schwänze senkrecht aus dieser

Ebene herausstehen.

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Zellmembran

• Bei einer Doppelmembran sind die Schwänze einander zugerichtet. Die Kugeln bilden immer den äußerenAbschluß; sie sind wasserlöslich(= hydrophil).

• Die beiden Schwänze stellen den fettlöslichen ( = hydrophoben) Teildar. Eine Membran ist also außenwasserlöslich und innen fettlöslich.

• Im Computermodell sind 20 solcherLipidmoleküle parallel nebeneinanderangeordnet.

• Membranlipidmolekül

Membranlipide

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Tunnelproteine

• Aus der genauen chemischenBezeichnung (z.B. Palmitoyl-) kannman auf die enthaltene FettsäurePalmitinsäure schließen.

• Durch den Aufbau der Membran ausdiesen speziellen Lipidmolekülen hat die Membran ganz bestimmtePermeabilitätseigenschaften(Permeabilität = Durchlässigkeit)

• Allgemein gesagt ist siesemipermeabel ( = halbdurchlässig), d.h. bestimmteStoffe passieren die Membran, andere nicht.

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Tunnelproteine

• Auch die Ladung und Löslichkeitder Stoffe, die durch die Membranwollen, spielen eine Rolle.

• Geladene Teilchen wie Ionenmüssen meist unterEnergieaufwand (aktiv) mitspeziellen Ionenpumpen durchdie Membran gepumpt werden.

• Dies gilt auch für so wichtigeStoffe wie Glucose (= Traubenzucker) und Aminosäuren. Alle fettlöslichenStoffe können meist problemlosdie Membran durchdringen.

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Tunnelproteine

Die Proteine in einer Membranhaben besondere Aufgaben. Siedienen als z.B. alsTunnelproteine; um bestimmteStoffe, die von alleine nichthindurchtreten können, unterEnergieaufwand hindurch-zuschleusen oder sie bildenRezeptoren (= "Antennen"), um mit Botenstoffen wie HormonenKontakt aufzunehmen (Signaleaufzunehmen) und dadurchVorgänge in der Zelle auzulösen. Weiterhin können Viren in die Zelle eindringen.

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Interaktion mit der Zellmembran

Hier sind verschiedene Rezeptoren einer Zellmemban abgebildet. Diese können aus

Proteinen oder aus Glykoproteinen (Eiweiße mit Kohlenhydraten) bestehen.

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Bedeutung der Cytoplasmamembran

Trennung von Reaktionsräumen: • Semipermeable ( = halbdurchlässige) Membran beim

Stofftransport, d.h. manche Stoffe können passieren, andere nicht. Sie besitzt Membranporen.

• Ankerpunkt für das Cytoskelett zur Aufrechterhaltung der Form. • Bindung und Reaktionsort von Enzymen• Membranen besitzen an der Außenseite Rezeptoren zur Erkennung

von Signalstoffen wie Hormone. • Manche Zellen wie Nierenzellen haben einen Saum fingerartiger

Ausstülpungen, Mikrovilli genannt zur Oberflächenvergrößerung, dies gilt auch für Darmzotten.

• Die Aufnahme von Flüssigkeit nennt man Pinocytose.• Die Aufnahme von festen Partikeln heißt Phagocytose.

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Signalproteine

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Signalproteine

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Signalproteine

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Signalproteine

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Lipidmembran

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Lipidmembran

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Lipidmembran

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Lipidmembran

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Lipidmembran

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Lipidmembran

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Protein-Lipid BindingExperimente

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Actin Related Protein (Arp2) inserts into Artifical Lipid Membranes

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Actin Related Protein (Arp2)

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Structure Prediction of Arp2

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Possible Hydrophobic Interaction

• Result from Computer analyses:

• Residue • (amino acid 185-202)

RDVTRYLIKLLLLRGYVF. Interact with the hydrophobic region of the lipid membrane

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Differential Scanning Calorimeter

Principal Results

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Filmbalance

Principal Results

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Stopped Flow Apparatus