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Leopard II Bibel. Die Zelle ist das Ding, das alles Wichtige für den Körper enthält. Die Zellen grob aussehen haben wir im Video über die Pflanzen und ihre Zellen erfahren. Jetzt nehmen wir einen wichtigen Teil von diesen Zellen auseinander, und zwar die Zellmembran. Alter, wo bleibt das Zentrum? [Musik]
Die Zelle ist ja kompliziert, wie man hier bei der tierischen Zelle sieht, und jedes Kompartiment hat verschiedene Aufgaben. Die sind alle auch mit Membranen umgeben, die sie voneinander abtrennen. Diese Membranen nennt man Biomembran. Sie können also als Zellmembran auftreten, aber auch um die Vakuole rum gibt so eine Biomembran; da wird sie aber Tonoplast genannt. Die Zellmembran ist, wie gesagt, eine Biomembran und die äußere Begrenzung zu den Nachbarzellen. Eine Zellmembran sieht ziemlich crazy aus. Wahrscheinlich ist das Einzige, was ihr auf diesem Bild versteht, die Farbe rot und blau. Aber was Spaß, wir solche Leute. Also, hier das Ganze etwas einfacher: Grundbaustein der Membran ist eine Doppelschicht. Die besteht aus zwei Reihen von Fußballspielern. Also hier haben wir einfach so lieb, da machen wir eine Reihe daraus. Das nennt man dann eine Lipidschicht. Zweite Reihe, also Doppelschicht. Der Kopf von dem armen, harmlosen Männchen ist hydrophil, das heißt, er verträgt sich gut mit Wasser. Es hat zwar keine Arme, aber dafür zwei Schwänze. Die zwei Schwänze sind hydrophob, das bedeutet, sie stoßen Wasser ab. Salatöl ist zum Beispiel auch hydrophob, deswegen bilden sich kleine Kugeln, wenn man es in Wasser schüttert. Das kommt daher, dass es sich nicht mit dem Wasser vermischen lässt. In unseren Körperflüssigkeiten, die zum größten Teil aus Wasser bestehen, zeigt deshalb der Schwanzteil der Lipide von der Flüssigkeit weg. Der hydrophile Kopf zeigt zur Flüssigkeit hin, weil er ja gut mit Wasser klar kommt. Übrigens ist hydrophil eigentlich das Gleiche wie lipophil: also fettlöslich, und hydrophob dann umgekehrt, fast dasselbe wie lipophil: also fettundlöslich. Es gilt grob gesagt: Was sich im Wasser löst, löst sich ganz gut in Fett, und andersrum. Die ganz Cleveren unter euch haben jetzt gemerkt: Hydro steht für Wasser und lipo für Fett, phil für liebend wie in pädophil und phob für abstoßend wie in Spinnenphobie. Check! Wir wissen also schon mal ein bisschen was über die Zellmembran.
In der Membran gibt es aber auch noch mehr als nur ein paar Phospholipide. Zum Beispiel sind da viele kleine Proteine, die sich dadurch unterscheiden, wie sie an der Membran festgemacht sind. Diese Proteine kann man in drei Kategorien klatschen: erstens periphere Proteine, zweitens lipidverankerte Proteine und drittens integrale Proteine. Erstmal gibt es Proteine, die außen an der Membran anlagern, aber nicht fest daran gebunden sind. Sie werden periphere Membranproteine genannt. Der hier ist ein Beispiel dafür. Dann gibt es lipidverankerte Proteine, die ebenfalls nicht richtig mit der Membran verbunden sind, aber sie sind mit einem Lipidmolekül verbunden, dass sich sozusagen in der Lipidschicht der Membran verankert. Ein Beispiel für ein lipidverankertes Protein gibt es hier. Ein integrales Membranprotein befindet sich größtenteils oder komplett in einer oder beiden Lipidschichten der Membran. Dazu gehören auch Proteine, die einmal ganz durch die Membran durchgehen. Diese werden auch Transmembranproteine genannt. Kanalproteine zum Beispiel sind immer Transmembranproteine. Sie werden auch als Ionenkanäle bezeichnet, weil sie bestimmten geladenen Teilchen das Eintreten in die Zelle ermöglichen. Man kann die Kanäle also auch nach ihrer Funktion ordnen, und zwar unter anderem in Transporter und Kanäle, Rezeptoren, Enzyme und Connexine. Transporter und Kanäle sorgen für das gewünschte Molekülgleichgewicht der Zelle. Doch nicht alle Teilchen brauchen einen Ionenkanal, um in die Zelle zu kommen. Daher nennt man die Membran auch semipermeabel, weil sie nur für bestimmte Stoffe direkt durchlässig ist. Einige kleine Moleküle kommen aber ohne Probleme so durch die Membran, denn sie sind schön klein und unpolar. Andere Moleküle, die einfach so durch die Membran kommen müssen, sie über Membranproteine passieren. Rezeptoren sind dann wichtig für die Signalweiterleitung. Sie leiten Signale weiter ins Zellinnere, indem sie auf der Zellaußenseite Signalstoffe binden. Das Ganze funktioniert über das sogenannte Schlüssel-Schloss-Prinzip. Sobald ein Signalmolekül an den Rezeptor andockt, kann innerhalb der Zelle ein Signalprozess eingeleitet werden. Es wird also immer der passende Schlüssel, auch Ligand genannt, gebraucht, um das Schloss zu öffnen und das Signal zu übertragen. Heute nennt man das auch Induced-fit-Theorie, weil es einfach viel lässiger klingt. Enzyme heizen Stoffprozesse an. Die Proteine, die für die Atmungskette und die Photosynthese wichtig sind, findet man z.B. an der Innenseite der Membran. Connexine connecten verschiedene Zellen. Connexine bilden die Gap Junctions in den Zellen. Vielleicht habt ihr davon schon mal was gehört. Sie erlauben den direkten Austausch von Molekülen bis zu einer bestimmten Größe. Bildlich könnt ihr euch die Connexine so vorstellen: eine Verbindung, die es Molekülen ermöglicht, von einer zur anderen zu düsen.
Also, was gibt es noch in der Membran, was wir noch nicht kennen? Da gibt's zum Beispiel Cholesterin. Hier gibt es auch noch ein paar Cholesterin. Cholesterin hat jetzt zwei Wirkungen auf einmal: Es macht die Lipidschicht weniger flüssig, da es aus einem starren Ringsystem besteht, verhindert aber gleichzeitig, dass die Membran gelartig wird, wenn die Temperatur zu niedrig wird. Cholesterin kann außerdem zusammen mit Proteinen Stoffe in die Zelle rein und raus transportieren. Wie flüssig die Membran ist, hängt aber weitestgehend von den Doppelbindungen im hydrophoben Lipidteil ab. Dabei gilt: Je mehr Doppelbindungen es gibt, desto flüssiger ist die Lipidschicht. In der Membran gibt es auch noch überall diese komischen kleinen Ketten. Das sind sogenannte Glykoproteine und Glykolipide, und sie bestehen aus Zucker. Genau so kann man sich das merken: Bei den Glykoproteinen hängen die Zuckerketten an Proteinen, bei Glykolipiden hängen sie an Lipiden. Klingt logisch. Zucker ist hydrophil, deshalb gibt es die Glykoproteine immer nur außerhalb der Doppelschicht und nicht innerhalb. Sie zeigen immer von der Zellmembran weg. Außerdem stecken sie nur in der nach außen zeigenden Schicht der Zellmembran. Schließlich ist da auf der Zellinnenseite noch das Zytoskelett. Das ist ein Netzwerk aus Proteinfäden. Die man viel im Internet findet. Auf dem Bild kann man die Struktur ganz krass erkennen. Das sind diese hellen Fäden. Die Länge der Fäden ist veränderbar, somit stabilisieren sie die Zelle und sind für deren Bewegung zuständig. Da sich die Filamente teilweise an die Zellmembran anlagern, handelt es sich hierbei auch um periphere Membranproteine.
So, was wir den Input noch mal knackig zusammenfassen: Die Zellmembran ist eine Biomembran in Form einer dünnen Doppellipidschicht, die das Ein- und Austreten von Stoffen in die Zelle reguliert. Lipide werden auch Fette genannt, und daher kann man sich folgendes super gut merken: Die Zellmembran ist der fette Türsteher der Zelle. Hydro steht für Wasser und lipo für Fett, phil für liebend und phob für abstoßend. Man kann die Proteine in der Membran anhand ihrer Verankerung oder durch ihre Funktion unterscheiden. Cholesterin hat einen Einfluss auf die sogenannte Fluidität der Zellmembran. Außerdem gibt es noch die Glykoprotein- und Glykolipidketten an der Membran und das Zytoskelett, das die Zelle stabilisiert. Ist Alex von Simple Klappt. Das ganze Thema findest du jetzt hier in das Simple Klappt. Dort gehen wir noch viel mehr ins Detail und gehen alle Dinge durch, die in deiner Klasse drankommen werden. Also, blick jetzt hier und hol dir kostenlos diesen Platz.