Lipidschichten

Lipidschichten sind Schichten aus amphiphilen Lipiden, die sich in wässriger Umgebung spontan zu Monolagen oder Doppelschichten organisieren. In biologischen Systemen sind die Hauptbestandteile Phospholipide, Cholesterin und Sphingolipide. In Zellmembranen bildet sich typischerweise eine Lipid-Doppelschicht, bei der die hydrophilen Köpfe der Lipide nach außen zur Wasserumgebung zeigen und die hydrophoben Fettsäurereste nach innen gerichtet sind.

Diese Doppelschicht dient als Barriere und Regulierungsebene des Stofftransports. Sie ermöglicht die Aufrechterhaltung von Ionenkonzentrationen und chemischen Gradienten und bietet gleichzeitig Raum für Membranproteine, die transportieren, Signale empfangen oder enzymatische Aktivitäten ausführen. Die Lipide bewegen sich frei in der Ebene der Membran, und die Zusammensetzung der äußeren und inneren Blattseite ist oft unterschiedlich (Asymmetrie). Proteine interagieren mit der Membran und tragen maßgeblich zu deren Funktion bei.

Das gängigste Modell ihrer Struktur ist das Fluid-Mosaic-Modell, das eine dynamische, sich bewegende Membran aus Lipiden und eingebetteten Proteinen beschreibt. Lipidschichten kommen nicht nur in Zellmembranen vor, sondern auch in Membranen von Organellen und in artificialen Systemen wie Liposomen, die in der Forschung und Medizin für Drug-Delivery-Anwendungen genutzt werden.

Physik und Variation: Temperatur, Lipidtyp, Sättigungsgrad der Fettsäuren und Cholesterin beeinflussen Fluidität und Phasenverhalten der Membranen. So kann die Membran zwischen gelartigen und flüssigeren Zuständen wechseln, was Proteinfunktion und Transport beeinflusst.