Struktur der Plasmamembran

Die Plasmamembran ist die Lipiddoppelschicht, die die Zelle begrenzt, eine fluide zweidimensionale Struktur, die aus amphipathischen Lipiden und eingelagerten Proteinen aufgebaut ist.

Definition

Die Plasmamembran ist eine Doppelschicht aus amphipathischen Lipiden, hauptsächlich Phospholipiden, mit assoziierten Proteinen und Kohlenhydraten, die die selektiv permeable Grenze der Zelle bildet.

Scope

Dieses Thema behandelt die Zusammensetzung der Plasmamembran, die Selbstorganisation von Phospholipiden zu einer Doppelschicht, die Asymmetrie der beiden Blättchen, die Typen und Rollen von Membranproteinen sowie die Fluidität und Organisation, die durch das Flüssig-Mosaik-Modell erfasst werden.

Core questions

• Warum bilden Phospholipide spontan eine Doppelschicht in Wasser?
• Wie sind Proteine mit der Membran assoziiert und in ihr orientiert?
• Was verleiht einer Membran ihre Fluidität, und welche Faktoren modulieren sie?
• Warum sind die beiden Blättchen der Doppelschicht in ihrer Zusammensetzung unterschiedlich?

Key theories

Flüssig-Mosaik-Modell

Die Membran ist eine fluide Lipiddoppelschicht, in der Proteine dispergiert sind und lateral diffundieren können, was eine vereinheitlichende Erklärung der Membranstruktur und -dynamik liefert.

Mechanisms

Phospholipide besitzen hydrophile Köpfe und hydrophobe Schwänze, sodass sie sich in Wasser selbst zu einer Doppelschicht anordnen, die die Schwänze vor dem Lösungsmittel verbirgt. Cholesterin und der Grad der Schwanzsättigung regulieren die Fluidität. Integrale Proteine durchspannen oder inserieren durch hydrophobe Regionen in die Doppelschicht, während periphere Proteine an Oberflächen anhaften; die Doppelschicht ist asymmetrisch, wobei unterschiedliche Lipide und Kohlenhydrat-tragende Glykoproteine der Außenseite zugewandt sind. Laterale Diffusion verleiht der Membran ihren mosaikartigen, fluiden Charakter.

Clinical relevance

Die Membranstruktur bestimmt, wie Zellen mit ihrer Umgebung interagieren, Oberflächenrezeptoren organisieren und Kompartimentgrenzen aufrechterhalten, und sie ist grundlegend für die gesamte Membran- und Zellbiologie. Die hier gegebene Darstellung ist deskriptiv und nicht präskriptiv.

History

Monoschicht-Experimente und der Doppelschicht-Vorschlag von Gorter und Grendel etablierten die Lipidgrundlage von Membranen; das Flüssig-Mosaik-Modell von Singer und Nicolson aus dem Jahr 1972 synthetisierte dann Lipid- und Proteindaten zu der modernen Ansicht der Membranstruktur.

Key figures

• S. Jonathan Singer
• Garth Nicolson
• Irving Langmuir

Seminal works

• singer1972
• alberts2014

Frequently asked questions

Warum ist die Plasmamembran eine Doppelschicht?

Phospholipide haben einen wasserliebenden Kopf und wasserabweisende Schwänze, sodass sie sich in einer wässrigen Umgebung in zwei Schichten anordnen, wobei die Schwänze nach innen, vom Wasser weg, zeigen.

Was macht eine Membran fluid?

Die Lipide sind nicht fest fixiert, sondern bewegen sich innerhalb ihres Blättchens; der Grad der Fluidität hängt von Faktoren wie Temperatur, der Sättigung der Lipidschwänze und dem Cholesteringehalt ab.