Membran (Zellbiologie)

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(lateinisch "Haut", "Schreibhaut", "Pergament")

auch: Bio-Membran, Einheitsmembran, Zellmembran, Plasmalemm;

Die Zellmembran lässt sich mit der Haut unseres Körpers vergleichen. Sie grenzt das Zytoplasma von den wässerigen Phasen des Apoplasten (zusammenhängendes System der Räume aller Zellwände) nach außen bzw. von der Vacuole (ein mit Flüssigkeit gefülltes Bläschen im Zytoplasma; meist bei Einzellern) nach innen ab.

Bei genauerer mikroskopischer Betrachtung erkennt man, dass sie in drei Schichten aufgebaut ist: Innen und außen liegt jeweils eine Eiweißschicht (Proteinschicht), dazwischen eine fettähnliche Substanz. Diese so genannte Lipidschicht ist so aufgebaut, dass ihre Moleküle an einem Ende einen mehr wasserlöslichen (hydrophilen) Anteil haben, mit dem sie zur Außenseite oder zur Innenseite (also zur Proteinschicht) der Zellmembran zugewandt sind, während sich die wasserabweisende (hydrophobe) Seite der Moleküle einander zuwendet. Um Verwechslungen auszuschließen, bezeichnet man die dem Zytoplasma zugewandte Seite als P-Seite, und die extraplasmatische Seite als E-Seite.

Innerhalb der Zellmembran liegen an einigen Stellen Kanäle, die die gesamte Zellmembran durchdringen. Sie lassen Wasser oder gelöste Salze hindurch. Besondere Eiweißstoffe (Membranproteine), größer als die anderen, können bestimmte Moleküle, wie beispielsweise Glukose, mitttels so genannten Transporteiweißen (Carrier) mit der einen Membranseite aufnehmen und auf der anderen Seite wieder in die Zelle abgeben. Diese Duchlässigkeit einer Membran wird als Diffusion bezeichnet. Eine Membran kann durchlässig (permeabel) oder halbdurchlässig (semipermeabel) sein. Diese Eigenschaft macht sie so bedeutsam für den Organismus des Menschen, der Tiere und auch der Pflanzen. So dient sie nicht nur zur selektiven Durchlässigkeit von kleinen Molekülen und Ionen in die Zelle, sondern ermöglicht auch die Entsorgung von unbrauchbaren Substanzen aus der Zelle hinaus. Eine Membran kann nur passive Eigenschaften haben (d.h. sie lässt lediglich Substanzen hindurch) oder aktive Eigenschaften (wenn sie durch katalytische Funktionen z.B. am Zellstoffwechsel beteiligt ist). Die komplizierten Mechanismen in den verschiedenen Zellen, die nicht nur vom Druck und der Konzentration (Osmose) abhängen, sind noch nicht restlos erforscht.

Die äußere Proteinschicht der Zellmembran ist an ihrer nach außen gerichteten Seite von einer Kette aus Kohlenhydraten überzogen. Diese wird in ihrer Gesamtheit als Glykocalix bezeichnet. Ihr Aufbau ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich (genetisch festgelegt). Über die Gykocalix können körpereigene und körperfremde Zellen erkannt werden. Hier binden beispielsweise besondere Zellen des Immunsystems oder auch Antikörper.