22 Flüssige Mosaike Die eigentliche Fläche der Biomembranen besteht aus der zuvor angesprochenen Doppelschicht von Membranlipiden. Für den Stofftransport durch eine solche Membran sind aber zusätzliche Bauteile nötig: Membranproteine (kAbb. 19 a–c) üben vielfältige Funktionen aus. Einige von ihnen sind sozusagen Türen in der Membran. Meist sind es „intelligente Türen“, die auswählen, welche Moleküle passieren dürfen, oder die sogar aktiv Moleküle durch die Membran befördern. Sie sind also selektiv. Andere Proteine sind Rezeptoren, an die bestimmte Moleküle (zB Hormone) andocken können und dadurch auf der anderen Seite der Membran eine Reaktion auslösen. Generell wird zwischen integralen Proteinen (sitzen innerhalb der Membran) und peripheren Proteinen (sind der Membran aufgelagert) unterschieden. Außer Proteinen sitzen auch Kohlenhydrate an der Membran (kAbb. 19d, e). Diese dienen oft der Erkennung von Zellen untereinander. Ebenso spielen sie bei der Erkennung von fremden Zellen durch das Immunsystem eine wichtige Rolle: Sie markieren eine Zelle nach außen. Weiterhin können auch Kohlenhydrate als Signalmoleküle an Rezeptoren binden und bestimmte Reaktionen in einer Zelle auslösen. Kohlenhydrate können direkt mit den Lipiden verknüpft sein (Glykolipide) oder sie sind an Proteine gebunden (Glykoproteine). All diese Bestandteile sind nicht an bestimmte Positionen in der Membran gebunden. Sie können innerhalb der Membran seitwärts wandern wie Eisberge, die im Wasser schwimmen. Diese Beweglichkeit wird auch durch den gebräuchlichen Namen des Membranmodells betont: Flüssig-Mosaik-Modell. Diese Dynamik hat viele Vorteile. Sie macht Membranen elastisch und damit widerstandsfähig: Wird durch eine mechanische Verletzung ein Loch in die Membran gestoßen, fließen die Moleküle zueinander und verschließen das Loch sofort. Ebenso können frei bewegliche Proteine (und auch Kohlenhydrate) sich nach Bedarf aneinanderlagern oder Zellen miteinander verknüpfen (kAbb. 19 f). Bei tiefen Temperaturen erstarren Membranen zunehmend. Dem können Pflanzen und Bakterien durch Verwendung anderer Fettsäuren entgegenwirken. Tiere lagern Cholesterol (k Abb. 19g) als Membranbestandteil ein, um die Membran geschmeidig zu halten. Biomembranen enthalten Proteine als Schleusen und Rezeptoren sowie Kohlenhydrate als Markierungen Struktur und Funktion Eine Biomembran ist nicht starr, sondern eine dynamische Struktur. So können sich Proteine (und Kohlenhydrate) frei bewegen. Abb.19: Biomembran. Die hydrophilen „Köpfe“ der Lipide sind violett, die lipophilen „Schwänze“ gelb dargestellt. Zellinnenraum äußeres Milieu Zellinnenraum e f g c a b Manche integralen Proteine tauchen nur teilweise in die Lipiddoppelschicht ein. Transmembranproteine durchspannen als integrale Proteine mit ihren hydrophoben Bereichen die gesamte Lipiddoppelschicht und ragen mit ihren hydrophilen Bereichen auf beiden Seiten der Membran heraus. d Manche Proteine (Glykoproteine) tragen Kohlenhydratketten. Manche Lipide (Glykolipide) tragen Kohlenhydratketten. Cholesterolmoleküle können die Lipidschicht flüssiger machen und diese stabilisieren. Periphere Proteine sind der Membran nur aufgelagert Membranproteine können Zellen miteinander verknüpfen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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