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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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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
