Membran

Membran, Biomembran, Elementarmembran, Einheitsmembran, im Elektronenmikroskop als Doppellinie mit einem Abstand von 4–10 nm sichtbare, in sich geschlossene Struktur aller Zellen und einiger Zellorganellen; umgibt als ⇒ Plasmamembran den Protoplasten und dient innerhalb der Zelle als Endomembransystem zur Abgrenzung verschiedener Kompartimente; hierzu gehören die Membranen des ER und der Kernhülle, des Golgi-Apparats, der Mitochondrien, der Plastiden. Zellkern, Mitochondrien und Plastiden sind von zwei M. umgeben. Die verschiedenen M. der Zelle sind – mit Ausnahme der inneren Mitochondrien- und Plastidenmembran -unter Änderung ihrer Enzymausstattung und Lipid-Protein-Relation ineinander umwandelbar (Membranfluss). M. fungieren als Permeationsschranken, zugleich auch als Regulatoren und Stoffaustauschvermittler. Sie sind selektiv permeabel, d.h. sie lassen bestimmte Stoffe durch und halten andere zurück. Molekulare Grundbausteine aller M. sind Proteine und Lipide (Phospholipide, Glykolipide, Cholesterin). Unabhängig von ihrer Proteinausstattung sind alle M. aus einer Doppelschicht von Lipidmolekülen aufgebaut, die, mit Ausnahme der Sterole, aus einem hydrophilen »Kopf« (Phosphat, Cholin, Zucker u.a.) und einem hydrophoben »Schwanz« (Kohlenwasserstoffreste) bestehen. In

der Doppelschicht sind die wasserabstoßenden Teile einander zugewandt, wobei diese v.a. durch hydrophobe Wechselwirkung zusammengehalten werden; die wasseranziehenden Teile tauchen ins wässerige Milieu. Im Elektronenmikroskop sind diese hydrophilen Bereiche als zwei parallel verlaufende Linien sichtbar. Die Lipidmoleküle bewegen sich innerhalb ihrer Schicht; die Lipid-Doppelschicht (bilayer) ist also flüssig. In dem seit etwa 1930 bestehenden klassischen Danielli-Modell der M. liegen die Membranproteine beidseitig außen auf der Lipid-Doppelschicht. Mit dem fluid-mosaic-Modell (Singer und Nicolson, 1972) kann man neben der Schrankenfunktion auch die Transport- und Signalfunktionen von M. erklären: Die Membranproteine sind danach nicht nur aufgelagert (periphere Proteine), sondern größtenteils ganz oder teilweise in die Lipid-Doppelschicht eingetaucht (integrale Proteine). M.proteine sind z.B. Enzyme, Transportproteine (⇒ Carrier- Transport) und Kanalproteine, die dem ⇒ Membrantransport dienen, oder für die Signalfunktion der Zelle erforderliche Erkennungs- bzw. Rezeptorproteine.

⊙ Fluid-mosaic-Modell einer Membran