Die Zellmembran

Die Zellmembran ist die äußere Schicht der Zelle. Die Hauptfunktion der Zellmembran besteht darin, zu regulieren, welche Stoffe in die Zelle eintreten und welche sie verlassen. Die Zellmembran ist selektiv durchlässig oder „semipermeabel“, was bedeutet, dass die Membran nur bestimmte Stoffe in die Zelle eindringen oder sie verlassen lässt. Wissenschaftler verwenden das so genannte Fluid-Mosaik-Modell, um den Aufbau und die Funktion der Zellmembran zu beschreiben.

Teile & ihre FunktionenBearbeiten

Diese komplexe „biologische Membran“ besteht aus mehreren Teilen, und jeder dieser Teile hat eine bestimmte Funktion:

• Die Phospholipid-Doppelschicht, auch bekannt als „Lipid-Doppelschicht“, ist einer der größten Teile der Zellmembran. Sie enthält zwei Schichten von Phospholipiden (Phosphatköpfe und Lipidschwänze) und ermöglicht es kleinen Molekülen wie Wasser, Sauerstoff und Kohlendioxid, in die Zelle einzutreten oder sie zu verlassen.
• Proteine befinden sich in oder auf der Oberfläche der Zellmembran und können viele lebenswichtige Funktionen erfüllen: Proteine transportieren große Moleküle in und aus der Zelle (Transport), regulieren chemische Reaktionen, die um die Zellmembran herum ablaufen (Enzymaktivität), senden Nachrichten an andere Zellen (Botenstoffe), erkennen Zellinvasoren/schädliche Zellen (Zellerkennung), und Proteine verstärken die Struktur der Zellmembran (Unterstützung).
• Kohlenhydratketten oder Glykolipide/Glykoproteine sind Ketten, die auf der Oberfläche der Zellmembran zu finden sind und aus Kohlenhydraten + Lipid (oder) Protein bestehen. Die Hauptfunktion dieser Ketten besteht darin, schädliche Zellen zu erkennen (Zell-Zell-Erkennung).
• Cholesterinketten helfen bei der Struktur der Zellmembran und ihrer Fähigkeit, den Durchgang verschiedener Moleküle wie Natriumionen (Na+) zu kontrollieren.

Transport durch die ZellmembranBearbeiten

Die Zellmembran muss Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid, Glukose und Ionen durch die Zellmembran bewegen. Dies hilft dem Organismus bei der Aufrechterhaltung der Homöostase (Aufrechterhaltung der Temperatur, des Wasser- und Glukosespiegels) und bei der Beseitigung von Abfallstoffen. Die Zellmembran hilft dem Organismus bei diesen lebenswichtigen Vorgängen. Unsere Zellmembran bewegt diese Moleküle auf zwei Arten:

Passiver TransportBearbeiten

Passiver Transport bedeutet, dass Moleküle in die Zelle hinein oder aus ihr heraus bewegt werden, ohne Energie zu verbrauchen (die Population bewegt sich, nicht einzelne Moleküle). Beim passiven Transport bewegen sich die Moleküle in der Regel durch eine Membran von einem Ort, an dem MEHR Moleküle vorhanden sind, zu einem Ort, an dem WENIGER Moleküle vorhanden sind (hohe Konzentration zu niedriger Konzentration). Die Moleküle bewegen sich den Konzentrationsgradienten hinunter. Das Gleichgewicht ist erreicht, wenn die Konzentration des Moleküls, das sich bewegt, auf beiden Seiten der Membran gleich ist. Zu den Arten des passiven Transports gehören: Diffusion, Osmose und erleichterte Diffusion.

Erleichterte Diffusion

Erleichterte Diffusion liegt vor, wenn Moleküle, die zu groß sind, um durch die Phospholipid-Doppelschicht zu passen, mit Hilfe eines „Kanalproteins“ von einem Ort, an dem es mehr Moleküle gibt, zu einem Ort mit weniger Molekülen gelangen. Zu den Molekülen, die diesen Prozess nutzen, um sich in und aus der Zellmembran zu bewegen, gehören Glukose, Wasser, Ionen und Aminosäuren/Lipide.

Aktiver TransportBearbeiten

Aktiver Transport bedeutet, dass Moleküle MIT Energie in die Zelle hinein oder aus ihr heraus bewegt werden! Moleküle bewegen sich normalerweise durch eine Membran von dort, wo WENIGER Moleküle sind, zu dort, wo MEHR Moleküle sind (niedrige Konzentration → hohe Konzentration). Bei einem aktiven Transport bewegen sich die Moleküle GEGEN den Konzentrationsgradienten. Zu den Arten des aktiven Transports gehören Exozytose und Endozytose.

Endozytose ist die Aufnahme von Gegenständen in die Zelle durch Faltung der Membran (Massentransport). Dies ist eine Art von aktivem Transport und erfordert daher Energie. Weiße Blutkörperchen sind ein gutes Beispiel für diese Form des aktiven Transports. Wenn die weißen Blutkörperchen Eindringlinge in den Körper aufnehmen, wird dies als Exozytose bezeichnet. Bei der Exozytose werden Gegenstände durch Faltung der Zellmembran aus der Zelle transportiert. Auch dies ist eine Form des aktiven Transports und erfordert daher Energie. Das Ausstoßen von Wasser durch die kontraktile Vakuole (in einer Zelle) ist ein Beispiel für Exozytose. Aktiver Transport hilft dabei, große Moleküle wie Glukose und Proteine durch die Zellmembran zu transportieren.

Endozytose

Bei der Endozytose nimmt die Zelle Moleküle auf, indem sie neue Vesikel aus der Plasmamembran bildet,

• Bei der Phagozytose, die nur bei Tieren vorkommt, fängt die Zelle ein Teilchen ein, indem sie Pseudopodien zu ihm hinbewegt und es in einen Sack verpackt, der Nahrungsvakuole genannt wird. Das Teilchen wird verdaut, wenn die Nahrungsvakuole mit einem Lysosom verschmolzen wird.
• Pinocytose: Eine Zelle „schluckt“ Tröpfchen extrazellulärer Flüssigkeit in winzige Vesikel, die durch die Faltung der Plasmamembran gebildet werden.
• Rezeptor-vermittelte Endozytose: Spezialisierte, besondere Art der Pinozytose, die es der Zelle ermöglicht, große Mengen von Substanzen aufzunehmen. Auf der Membran befinden sich Rezeptorstellen, die sich an bestimmte gelöste Stoffe anlagern. Die Rezeptorproteine lagern sich dann aneinander an. Nachdem sich das aufgenommene Material aus dem Vesikel gelöst hat, werden die Rezeptoren recycelt.