Lipiddoppelschichten

Eine Lipiddoppelschicht ist eine zweiblättrige Anordnung amphiphiler Lipide, bei der die hydrophilen Köpfe nach außen zu Wasser orientiert sind und die hydrophoben Schwanzketten nach innen zueinander liegen. In wässriger Lösung bilden sich diese Moleküle spontan zu Doppelschichten, die als Barriere zwischen zwei wässrigen Kompartimenten fungieren. Die hydrophobe Kernregion misst ca. 3 bis 5 Nanometer und bestimmt maßgeblich die Permeabilität der Membran.

Biologische Bedeutung und Zusammensetzung: Lipiddoppelschichten bilden die Grundlage zellulärer Membranen, einschließlich der Plasmamembran und der Membranen von Organellen. Typische Bestandteile sind Phospholipide, Sphingolipide, Cholesterin sowie ggf. Glykolipide. Die Lipide können asymmetrisch verteilt sein, so dass Außen- und Innenseite unterschiedliche Lipidkomponenten tragen. Membranproteine, integral oder assoziiert, arbeiten in der Doppelschicht als Kanäle, Transporter, Rezeptoren oder Enzyme.

Eigenschaften: Die Membran ist ein dynamisches, laterally mobile System, das dem sogenannten Fluid Mosaic Model folgt. Lipide und Proteine können sich in der Fläche frei bewegen, wodurch Membranen flexibel und anpassungsfähig bleiben. Die Fluidität wird von Temperatur, Lipidzusammensetzung und Cholesterin beeinflusst; es gibt Phasenübergänge zwischen gelartigen und flüssig-kristallinen Zuständen. Die geringe Durchlässigkeit für Ionen und polare Moleküle macht Transportproteine für selektiven Stofftransport notwendig.

Anwendungen: Lipiddoppelschichten dienen als Modellmembranen in der Grundlagenforschung und finden sich in der Entwicklung von Liposomen und künstlichen Membranen für Drug-Delivery-Systeme und biotechnologische Anwendungen.