am Puls Biologie 5, Schulbuch

21 Die Ordnung des Lebendigen Biomembranen sind hauchdünn: Um die Dicke dieser Buchseite zu erreichen, müssten 6000 von ihnen übereinander gelegt werden! Wie kann es sein, dass Biomembranen trotzdem so effektiv jede Zelle von ihrer Umwelt abgrenzen? Grundbausteine aller Biomembranen sind Mem- branlipide ( k Abb. 13). Diese bestehen aus einem hydrophilen 1 (mit Wasser mischbaren) „Kopf“ und zwei lipophilen 2 (mit Fett mischbaren, also was- serabweisenden) „Schwänzen“. Durch diesen Aufbau lagern sich Membranlipide von alleine zu einer Doppelschicht an: Die lipophilen Schwänze ziehen einander an und bilden den Innenraum der Membran, während die außen liegenden, hydrophilen Köpfe diesen Bereich vom umgeben- den Wasser abschirmen ( k Abb. 14). Diese Schicht ist stabil und flexibel zugleich: Durch chemische Anziehungskräfte können sich die Moleküle zwar innerhalb der Schicht seitlich verschieben, aber nicht aus der Schicht heraus. Biomembranen bestehen aus einer Doppelschicht aus Membranlipiden Abb.13: Phospholipide sind typische Membranlipide. O O C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 3 O O C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 HC HC CH 2 HC CH 2 H CH 2 C R O O O P – O HC CH 2 CH 2 H 2 C CH 3 H 2 C wässriges Milieu R = hydrophiler Rest Glycerol Die hydrophilen Kopf- gruppen der Membran­ lipide wechselwirken mit Wassermolekülen und geladenen Molekülen (Ionen). Hydrophobe Fettsäure- reste in der Lipiddoppel- schicht wechselwirken untereinander und mit hydrophoben Molekülen. 1.4 Biomembranen Abgrenzung und Einteilung Glossar 1 Hydrophil: „Wasserliebend“, d. h. mit Wasser mischbar, nicht aber mit Fett. Typischerweise sind das Moleküle mit O- oder N-Atomen, etwa Zucker, Aminosäuren oder Harnstoff. 2 Lipophil: „ Fettliebend“, d. h. mit Fett misch- bar, aber wasserabstoßend. Typischerweise sind das Moleküle oder Molekülteile, die vor- wiegend aus C und H bestehen und nur wenig O enthalten, etwa Öle oder Wachse. Basiskonzept Kompartimentierung: Kompartimentie- rung ist ein wesentliches Merkmal aller Lebewesen: Durch Abgrenzung zu sei- ner Umwelt ist ein Lebewesen überhaupt erst definiert. Dies gilt im Großen (zB Abgrenzung eines menschlichen Körpers durch unsere Haut) wie auch im Kleinen: Auch die Organe in unserem Körper sind abgegrenzte Räume. Sie bestehen wiederum aus abgegrenzten Zellen, und in den Zellen finden wir erneut durch die Biomembranen abgegrenzte Kompartimente (zB Chloroplasten in Pflan- zenzellen). Jedes Haus hat Wände zur Abgrenzung von der Umgebung, im Haus befinden sich Zimmer, darin gibt es Schränke zur weiteren Unterteilung des Raumes. Genauso sind Zellen von einer Hülle umgeben und im Inneren in verschiedene Berei- che unterteilt. Diese Abgrenzung erfolgt durch Biomembranen . Und so wie Häuser, Zimmer und Schränke Türen aufweisen, gibt es in Biomem- branen Öffnungen und Schleusen, um Moleküle und Ionen hinein oder hinaus zu transportieren. Doch spätestens hier endet der Vergleich, denn Biomembranen leisten viel mehr als gemauerte Wände mit festen Türen. Stell dir vor, du willst in ein Haus einziehen, und dein Klavier passt nicht durch die Tür – eine Zelle löst das Problem, in dem die Membran ein großes Objekt umfließt und dann ins Zellinnere „ausspuckt“. Weiters können Zellen (und ihre inneren Räume) ihre Form verändern, wachsen oder sich teilen. Eben- so können stets neue Schleusen ergänzt werden und in der Membran wandern. Die Biomembran, die eine Zelle umgibt, wird als Zellmembran bezeichnet und stellt die Außen- hülle dar. Sie grenzt die Zelle von der Umwelt ab und sorgt dafür, dass die Zelle „zusammenhält“ und keine Inhaltsstoffe oder Zellstrukturen aus- fließen und verloren gehen. Neben der Zellmembran enthalten Zellen diverse kleinere Gebilde im Inneren, die ebenfalls von Biomembranen umgeben sind – die Organellen. Dadurch entstehen abgegrenzte Bereiche (ver- gleichbar mit Zimmern oder Schränken im Haus). Diese Bereiche nennt man Kompartimente. Die Unterteilung wird als Kompartimentierung be- zeichnet. In diesen Kompartimenten können be- stimmte Stoffe gesammelt und gespeichert wer- den oder bestimmte Stoffwechselprozesse ablaufen. Manche Kompartimente enthalten Ab- fallstoffe oder sogar Gifte zur späteren Ausschei- dung oder Lagerung. Biomembranen dienen zur flexiblen Abgrenzung und Unterteilung von Zellen Kompartimentierung Aufbau von Biomembranen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv