Biomembran

Fach Fach

Klasse 10

Autor Joker2017

Veröffentlicht am 02.06.2018

Schlagwörter

Biomembran

Zusammenfassung

Dieses Referat behandelt das Thema Biomembran. Es wird ausführlich darauf eingegangen, was eine Biomembran ist, woraus diese besteht und wie der Aufbau aussieht. Des Weiteren wird auf die Funktionsweise der Biomembran eingegangen.

Eine Biomembran ist eine Schicht, welche Zellbestandteile voneinander abgrenzt. Innerhalb einer Zelle separieren verschieden aufgebaute Biomembranen das Zellinnere von Organellen und Vakuolen vom Cytoplasma. Eine Biomembran transportiert Moleküle und übermittelt Informationen zwischen den beiden Kompartimenten, zwischen denen die Biomembran sitzt.

Der Membrantransport

Eine Biomembran ist in erster Linie die Trennschicht zwischen verschiedenen Zellbestandteilen. Sie ist für den größten Teil der Moleküle nicht zu durchdringen. Kleine lipophile Moleküle können jedoch frei durch die Lipiddoppelschicht der Membran gelangen. Dies ist beispielsweise bei Kohlendioxid, Alkoholen oder auch Harnstoff der Fall. Damit lipophobe Teilchen, wie beispielsweise Wasser oder große Teilchen wie Ionen auch durch die Membran gelangen können, muss diese auf ihre Transportproteine zurückgreifen. Diese eingelagerten Proteine unterstützen sie beim Transport bestimmter Stoffe.

Der Aufbau der Biomembran

Eine Biomembran ist stets verschlossen und umschließt einen Raum. Ihre Form ist asymmetrisch. Die dem Cytoplasma zugewandte Seite ist die P – Seite, die dem Cytoplasma abgewandte Seite ist die E – Seite. Eine Biomembran besteht aus Lipiden und Proteinen. Die Proteine können mit Kohlenhydratketten verknüpft sein. Der Lipidanteil ist der Grundbestandteil der Biomembran. Er ist verantwortlich für ihre physikochemischen Eigenschaften. Die Lipiddoppelschicht der Biomembran wirkt wie eine passive Trennschicht.

Steroide gehen stets eine hydrophobe Wechselwirkung mit Lipiden ein. Bei einer hohen Konzentration werden sie in der Biomembran fest. Im Normalfall ist eine Biomembran äußerst flexibel. Des Weiteren sind in der Biomembran Proteine verteilt. Diese unterstützen bzw. übernehmen die Funktion der Biomembran. Die Proteine besitzen lediglich eine kleine Stützfunktion. Biomembranen können immer durch ihre spezifische Dichte beschrieben und unterschieden werden.

Lipiddoppelschicht

Die Lipiddoppelschicht einer Biomembran besteht aus Phospholipiden, welche eine Kopfgruppe haben, die hydrophil ist und eine Schwanzgruppe haben, die hydrophob ist. In Wasser bilder sich daher eine Doppelschicht. Bei dieser zeigen die hydrophoben Schwänze nach innen und die hydrophilen Köpfe nach außen. Aufgrund des hydrophoben Kerns der Lipiddoppelschicht, ist diese undurchlässig gegenüber Wasser aber zugleich äußerst flexibel und mechanisch nur schwer zu zerstören. Einstiche, wie beispielsweise mit einer Pipette, hinterlassen in der Regel keine Beschädigung in der Biomembran. Biomembranen bestehen aus drei verschiedenen Lipiden: Phosphoglyceride, Sphingolipide sowie Cholesterin.

Die Lipiddoppelschicht ist meistens flüssig. Die Lipide sind innerhalb der Biomembran ziemlich bewegungsfrei. Dies gilt auch für die enthaltenen Proteine. Der Austausch von Lipiden oder ein ablösen eines Lipids von der Biomembran sind jedoch fast unmöglich. Die Konsistenz der Lipiddoppelschicht hängt von der Anzahl der Doppelbindungen der Kohlenwasserstoffketten der Lipide ab. Je mehr Verzweigungen es gibt, desto flüssiger ist die Membran.

Proteine der Biomembran

Es existieren unterschiedliche Membranproteine. Diese sind fest in der Lipiddoppelschicht verankert und sorgen durch Interaktion mit den Lipiden für verschiedene Eigenschaften der Biomembran. Proteine helfen beim Membrantransport mit, sie sind also wichtig für den Stoffaustausch sowie die Signalübertragung über Rezeptoren. Die verschiedenen Membranproteine lassen sich anhand ihrer Einlage in der Lipiddoppelschicht charakterisieren.

Das Zytoplasma befindet sich im Inneren einer Zelle und wird durch die Biomembran als Trennschicht nach außen abgegrenzt. Diese Zellmembran hat verschiedene Aufgaben. Zu ihnen gehören unter anderem die Kompartimentierung, die selektive Permeabilität sowie der Transport von gelösten Stoffen und die Reaktion auf externe Impulse. Darüber hinaus gehören auch die Interzelluläre Wechselwirkung, die Energieumwandlung sowie die Vergrößerung der Zelloberfläche zu den Aufgabengebieten hinzu.

Die Kompartimentierung

Eine Biomembran ist stets eine lückenlose Schicht. Dies ist wichtig, da sonst Energieverluste entstehen würden. Bei mehreren Biomembranen gibt es automatisch voneinander separierte Räume. Diese fungieren als Speicherräume und haben unterschiedliche chemische Eigenschaften. Es bilden sich daher auch unterschiedliche Stoffe.

Die selektive Permeabilität

Bei der selektiven Permeabilität durchdringen einige Teilchen die Biomembranen nicht. Es können Teilchen ausgewählt und bewusst geblockt werden.

Der Transport losgelöster Stoffe
Die Moleküle können innerhalb einer Zellmembran von der einen Seite auf die andere Seite transportiert werden. Dies ist eine Möglichkeit zum Gewinn von Nährstoffen in der Zelle.

Reaktion auf Signale „von außen“

Die Membran ist wichtig für Reaktionen von außen. Dies stellt die Übertragung von Signalen dar. Innerhalb der Zellmembran befinden sich viele Rezeptoren. Kommt ein bestimmtes Molekül in die Nähe eines solchen, können sich beide Teile miteinander verbinden. Der Rezeptor kann Signale an die jeweilige Zelle abgeben. Der Zelle gelingt es hierdurch, sich an Umweltsituationen anzupassen. Sie kann beispielsweise ihren Stoffwechsel anpassen oder im Extremfall sogar Selbstmord begehen.

Interzelluläre Wechselwirkung

Die Plasmamembran bildet die Außenschicht einer Zelle. Über die Plasmamembran hat die Zelle die Möglichkeit „Kontakt“ mit ihren Nachbarzellen aufzunehmen und mit ihnen in eine Wechselwirkung zu gehen. Auf diese Art können Zellen beispielsweise Signale oder Zellmaterial austauschen oder sich auch durch Anhaftung miteinander verbinden.

Umwandlung von Energieformen

Biomembtanen können an Energieumwandlungen mitwirken. Beispiele hierfür sind unter anderem die Photosynthese und der Abbau von Kohlenhydraten.

Oberflächenvergrößerung

Die Zelle strebt an ihre Oberfläche zu vergrößern, da dann an der Biomembran ein besonders starkes Stoffwechsel stattfinden kann, da die Arbeitsfläche dann schlicht und einfach größer ist als vorher. Hierzu werden die kleinen Ausbuchtungen an der Biomembran genutzt.