Zellmembranen

Zellmembranen sind die Grenz- und Kompartimentsmembranen von Zellen und deren Organellen. Hauptbestandteil ist die Phospholipid-Doppelschicht, die amphiphile Moleküle besitzt: die hydrophilen Köpfe stehen nach außen bzw. innen zur Umgebung, die hydrophoben Schwänze liegen dazwischen. Die Membran weist eine ausgeprägte Lipidasymmetrie auf und enthält zusätzlich Cholesterin in tierischen Zellen. In der Membran finden sich Proteine in integraler (Transmembran-) und peripherer Form, die Funktionen wie Transport, Signalübertragung und Verankerung übernehmen. Glykoproteine und Glykolipide befinden sich vor allem in der äußeren Membranschicht und tragen zur Erkennung und Zellidentität bei.

Funktionen der Zellmembran umfassen die Abgrenzung der Zelle, die Regulation des Stoffaustauschs sowie die Übertragung von Signalen. Transport erfolgt über Kanäle, Carrierproteine und Pumpeproteine; so ermöglichen erleichterte Diffusion, aktiver Transport (z. B. Na+/K+-ATPase) und vesikuläre Vorgänge den Stoffaustausch. Vesikuläre Prozesse erlauben Endocytose, Exocytose und Transzytose. Die Membran ist ein dynamisches, bewegliches System; das Fluid-Mosaic-Modell beschreibt Proteine und Lipide als lateral beweglich in der Lipiddoppelschicht.

Organellmembranen besitzen ähnliche Grundstrukturen, unterscheiden sich jedoch im Proteingehalt und in der Lipidzusammensetzung. Das Membranpotential entsteht durch Ionengradienten über der Membran und beeinflusst Erregbarkeit, Transport und Signalkaskaden. Insgesamt ermöglicht die Zellmembran Schutz, Formgebung, Interaktion mit der Umwelt, Signalvermittlung und die Koordination von Gewebestrukturen.