Grenzenlose Mikrobiologie

Komponenten der Plasmamembranen

Die Plasmamembran schützt die Zelle vor ihrer äußeren Umgebung, vermittelt den zellulären Transport und überträgt zelluläre Signale.

Struktur der Plasmamembranen

Die Plasmamembran (auch Zellmembran oder Zytoplasmamembran genannt) ist eine biologische Membran, die das Innere einer Zelle von ihrer äußeren Umgebung trennt.

Die Hauptfunktion der Plasmamembran ist der Schutz der Zelle vor ihrer Umgebung. Die Plasmamembran besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht mit eingebetteten Proteinen, ist selektiv durchlässig für Ionen und organische Moleküle und reguliert die Bewegung von Substanzen in und aus der Zelle. Plasmamembranen müssen sehr flexibel sein, damit bestimmte Zellen, wie z. B. rote und weiße Blutkörperchen, ihre Form verändern können, wenn sie durch enge Kapillaren wandern.

Die Plasmamembran spielt auch eine Rolle bei der Verankerung des Zytoskeletts, um der Zelle ihre Form zu geben, und bei der Verbindung mit der extrazellulären Matrix und anderen Zellen, um die Zellen zu Geweben zusammenzufügen. Die Membran hält auch das Zellpotenzial aufrecht.

Kurz gesagt, wenn die Zelle durch eine Burg dargestellt wird, ist die Plasmamembran die Mauer, die den Gebäuden innerhalb der Mauer Struktur verleiht, regelt, wer die Burg verlässt und betritt, und Nachrichten zu und von benachbarten Burgen übermittelt. So wie ein Loch in der Mauer eine Katastrophe für die Burg sein kann, führt ein Riss in der Plasmamembran dazu, dass die Zelle lysiert und stirbt.

Die Plasmamembran: Die Plasmamembran besteht aus Phospholipiden und Proteinen, die eine Barriere zwischen der äußeren Umgebung und der Zelle bilden, den Transport von Molekülen durch die Membran regulieren und über Proteinrezeptoren mit anderen Zellen kommunizieren.

Die Plasmamembran und der zelluläre Transport

Die Bewegung einer Substanz durch die selektiv durchlässige Plasmamembran kann entweder „passiv“ sein – d.h. ohne den Einsatz von Zellenergie erfolgen – oder „aktiv“ – d.h., sein Transport erfordert einen Energieaufwand der Zelle.

Die Zelle verfügt über eine Reihe von Transportmechanismen, an denen biologische Membranen beteiligt sind:

1. Passive Osmose und Diffusion: transportiert Gase (wie O2 und CO2) und andere kleine Moleküle und Ionen
2. Transmembranproteinkanäle und Transporter: transportiert kleine organische Moleküle wie Zucker oder Aminosäuren
3. Endozytose: Transportiert große Moleküle (oder sogar ganze Zellen) durch Verschlucken
4. Exozytose: Entfernt oder sondert Substanzen wie Hormone oder Enzyme ab

Die Plasmamembran und die zelluläre Signalübertragung

Zu den anspruchsvollsten Funktionen der Plasmamembran gehört ihre Fähigkeit, Signale über komplexe Proteine zu übertragen. Bei diesen Proteinen kann es sich um Rezeptoren handeln, die als Empfänger extrazellulärer Inputs und als Aktivatoren intrazellulärer Prozesse fungieren, oder um Marker, die es den Zellen ermöglichen, sich gegenseitig zu erkennen.

Membranrezeptoren bieten extrazelluläre Anknüpfungspunkte für Effektoren wie Hormone und Wachstumsfaktoren, die dann intrazelluläre Reaktionen auslösen. Einige Viren, wie das Humane Immundefizienz-Virus (HIV), können diese Rezeptoren kapern, um in die Zellen einzudringen und Infektionen zu verursachen.

Membranmarker ermöglichen es den Zellen, sich gegenseitig zu erkennen, was für zelluläre Signalprozesse, die die Gewebe- und Organbildung während der frühen Entwicklung beeinflussen, entscheidend ist. Diese Markierungsfunktion spielt auch später eine Rolle bei der Unterscheidung zwischen „selbst“ und „nicht selbst“ bei der Immunantwort. Markerproteine auf den roten Blutkörperchen des Menschen bestimmen zum Beispiel die Blutgruppe (A, B, AB oder O).