Membranfluidität

Membranfluidität bezeichnet das Maß der Beweglichkeit von Lipiden und Proteinen in der Phospholipid-Doppelschicht biologischer Membranen. Sie bestimmt, wie leicht Moleküle lateral diffundieren und wie flexibel die Membran insgesamt bleibt. Einflussreiche Faktoren sind Temperatur, Lipidzusammensetzung und der Gehalt an Cholesterin bzw. Sterolen.

Mit sinkender Temperatur oder einem hohen Anteil gesättigter Fettsäuren sinkt die Fluidität; ungesättigte Fettsäuren und kürzere Fettsäuren erhöhen sie. Cholesterin wirkt temperaturabhängig: Es verhindert starkes Zusammenpacken bei Kälte und begrenzt bei Hitze die Beweglichkeit. Membranfluidität hängt auch von Proteinen und der Membranorganisation ab, insbesondere von der Bildung oder Auflösung von Mikrodomänen.

Zur Messung werden Methoden wie FRAP (Fluoreszenzrekonstitution nach Photobleaching), FCS (Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie), ESR (Elektronenspinresonanz) und DSC (differentielle Kalorimetrie) eingesetzt. Fluidität beeinflusst Permeabilität, Enzymaktivität von Membranproteinen und Transportprozesse sowie Signalübertragung entlang der Membran. Veränderungen der Fluidität können Reaktionskinetik und Rezeptordynamik modulieren.

Organismen nutzen Homeoviskosität, um Membranen an Temperaturstress anzupassen: Kälte erhöht typischerweise ungesättigte Fettsäuren; Wärme wird durch Cholesterin und andere Sterole abgefedert. Das Verständnis der Membranfluidität ist grundlegend für die Biologie der Zelle und für Anwendungen in Medizin und Biotechnologie.