Unter Die Hauptfunktionen der Zellmembran können als Barriere, Transport, Enzym und Rezeptor unterschieden werden. Die (biologische) Zellmembran (auch bekannt als Plasmalemma, Plasma- oder Zytoplasmamembran) schützt den Inhalt der Zelle oder ihrer Organellen vor der Umwelt, bietet selektive Permeabilität für Substanzen, Enzyme befinden sich darauf sowie Moleküle, die verschiedene "einfangen" können chemische und physikalische Signale.

Diese Funktionalität wird durch die spezielle Struktur der Zellmembran bereitgestellt.

In der Evolution des Lebens auf der Erde konnte sich eine Zelle im Allgemeinen erst nach dem Auftreten einer Membran bilden, die den inneren Inhalt trennte und stabilisierte und ihn am Zerfall hinderte.

In Bezug auf die Aufrechterhaltung der Homöostase (Selbstregulierung der relativen Konstanz der inneren Umgebung) Die Barrierefunktion der Zellmembran steht in engem Zusammenhang mit dem Transport.

Kleine Moleküle können das Plasmalemma ohne "Helfer" entlang des Konzentrationsgradienten passieren, also von einem Bereich mit hoher Konzentration eines bestimmten Stoffes zu einem Bereich mit niedriger Konzentration. Dies ist beispielsweise bei den an der Atmung beteiligten Gasen der Fall. Sauerstoff und Kohlendioxid diffundieren durch die Zellmembran in die Richtung, in der ihre Konzentration gerade geringer ist.

Da die Membran (aufgrund der doppelten Lipidschicht) meist hydrophob ist, können polare (hydrophile) Moleküle, selbst kleine, oft nicht hindurchdringen. Daher fungieren eine Reihe von Membranproteinen als Träger solcher Moleküle, binden an sie und transportieren sie durch das Plasmalemma.

Integrale (membrandurchdringende) Proteine ​​arbeiten oft nach dem Prinzip des Öffnens und Schließens von Kanälen. Wenn sich ein Molekül einem solchen Protein nähert, verbindet es sich damit und der Kanal öffnet sich. Diese oder eine andere Substanz passiert den Proteinkanal, wonach sich seine Konformation ändert und der Kanal sich für diese Substanz schließt, sich aber für den Durchgang einer anderen öffnen kann. Nach diesem Prinzip arbeitet die Natrium-Kalium-Pumpe, die Kalium-Ionen in die Zelle hinein- und Natrium-Ionen aus ihr herauspumpt.

Enzymatische Funktion der Zellmembran in größerem Umfang auf den Membranen von Zellorganellen implementiert. Die meisten der in der Zelle synthetisierten Proteine ​​erfüllen eine enzymatische Funktion. Sie setzen sich in einer bestimmten Reihenfolge auf die Membran und organisieren einen Förderer, wenn das von einem Enzymprotein katalysierte Reaktionsprodukt zum nächsten gelangt. Eine solche "Pipeline" stabilisiert die Oberflächenproteine ​​des Plasmalemmas.

Trotz der Universalität der Struktur aller biologischen Membranen (sie sind nach einem einzigen Prinzip aufgebaut, sie sind in allen Organismen und in verschiedenen Membranzellstrukturen fast gleich), kann sich ihre chemische Zusammensetzung dennoch unterscheiden. Es gibt flüssigere und festere, manche haben mehr bestimmte Proteine, andere weniger. Außerdem unterscheiden sich auch verschiedene Seiten (innen und außen) derselben Membran.

Die Membran, die die Zelle außen umgibt (Zytoplasma), hat viele Kohlenhydratketten, die an Lipide oder Proteine ​​gebunden sind (dadurch werden Glykolipide und Glykoproteine ​​gebildet). Viele dieser Kohlenhydrate Rezeptorfunktion, anfällig für bestimmte Hormone, Erfassung von Veränderungen physikalischer und chemischer Indikatoren in der Umwelt.

Wenn beispielsweise ein Hormon an seinen zellulären Rezeptor bindet, ändert der Kohlenhydratteil des Rezeptormoleküls seine Struktur, gefolgt von einer Strukturänderung des zugehörigen Proteinteils, der die Membran durchdringt. Im nächsten Schritt werden verschiedene biochemische Reaktionen in der Zelle gestartet oder gestoppt, d. h. ihr Stoffwechsel ändert sich, und die zelluläre Reaktion auf den „Reizstoff“ beginnt.

Neben den aufgeführten vier Funktionen der Zellmembran werden weitere unterschieden: Matrix, Energie, Markierung, Bildung interzellulärer Kontakte usw. Sie können jedoch als „Unterfunktionen“ der bereits betrachteten betrachtet werden.

Die grundlegende strukturelle Einheit eines lebenden Organismus ist eine Zelle, die ein differenzierter Abschnitt des Zytoplasmas ist, der von einer Zellmembran umgeben ist. Da die Zelle viele wichtige Funktionen wie Fortpflanzung, Ernährung, Bewegung erfüllt, muss die Hülle plastisch und dicht sein.

Geschichte der Entdeckung und Erforschung der Zellmembran

1925 führten Grendel und Gorder ein erfolgreiches Experiment durch, um die "Schatten" von Erythrozyten oder leeren Hüllen zu identifizieren. Trotz mehrerer grober Fehler entdeckten Wissenschaftler die Lipiddoppelschicht. Ihre Arbeit wurde von Danielli, Dawson 1935, Robertson 1960 fortgesetzt. Als Ergebnis langjähriger Arbeit und einer Anhäufung von Argumenten schufen Singer und Nicholson 1972 ein flüssiges Mosaikmodell der Struktur der Membran. Weitere Experimente und Studien bestätigten die Arbeiten der Wissenschaftler.

Bedeutung

Was ist eine Zellmembran? Dieses Wort wurde vor mehr als hundert Jahren verwendet, übersetzt aus dem Lateinischen bedeutet es "Film", "Haut". Bestimmen Sie also die Grenze der Zelle, die eine natürliche Barriere zwischen dem inneren Inhalt und der äußeren Umgebung darstellt. Die Struktur der Zellmembran deutet auf eine Halbdurchlässigkeit hin, aufgrund derer Feuchtigkeit und Nährstoffe und Zerfallsprodukte ungehindert passieren können. Diese Schale kann als Hauptstrukturkomponente der Organisation der Zelle bezeichnet werden.

Betrachten Sie die Hauptfunktionen der Zellmembran

1. Trennt den inneren Inhalt der Zelle und die Komponenten der äußeren Umgebung.

2. Hilft, eine konstante chemische Zusammensetzung der Zelle aufrechtzuerhalten.

3. Reguliert den richtigen Stoffwechsel.

4. Stellt eine Verbindung zwischen Zellen bereit.

5. Erkennt Signale.

6. Schutzfunktion.

"Plasmahülle"

Die äußere Zellmembran, auch Plasmamembran genannt, ist ein ultramikroskopischer Film, der fünf bis sieben Nanometer dick ist. Es besteht hauptsächlich aus Proteinverbindungen, Phospholid, Wasser. Der Film ist elastisch, nimmt leicht Wasser auf und stellt auch nach Beschädigungen schnell seine Unversehrtheit wieder her.

Unterscheidet sich in einer universellen Struktur. Diese Membran nimmt eine Grenzposition ein, beteiligt sich am Prozess der selektiven Permeabilität, der Ausscheidung von Zerfallsprodukten und synthetisiert sie. Die Beziehung zu den "Nachbarn" und der zuverlässige Schutz des inneren Inhalts vor Beschädigungen machen es zu einem wichtigen Bestandteil, etwa für den Aufbau der Zelle. Die Zellmembran tierischer Organismen ist manchmal mit der dünnsten Schicht bedeckt - Glykokalyx, die Proteine ​​​​und Polysaccharide enthält. Pflanzenzellen außerhalb der Membran sind durch eine Zellwand geschützt, die als Stütze dient und ihre Form beibehält. Der Hauptbestandteil seiner Zusammensetzung ist Faser (Cellulose) - ein Polysaccharid, das in Wasser unlöslich ist.

Somit erfüllt die äußere Zellmembran die Funktion der Reparatur, des Schutzes und der Interaktion mit anderen Zellen.

Die Struktur der Zellmembran

Die Dicke dieser beweglichen Hülle variiert zwischen sechs und zehn Nanometern. Die Zellmembran einer Zelle hat eine spezielle Zusammensetzung, deren Grundlage die Lipiddoppelschicht ist. Die hydrophoben Enden, die gegenüber Wasser inert sind, befinden sich auf der Innenseite, während die hydrophilen Köpfe, die mit Wasser interagieren, nach außen gerichtet sind. Jedes Lipid ist ein Phospholipid, das das Ergebnis der Wechselwirkung von Substanzen wie Glycerin und Sphingosin ist. Das Lipidgerüst ist eng von Proteinen umgeben, die sich in einer nicht kontinuierlichen Schicht befinden. Einige von ihnen tauchen in die Lipidschicht ein, der Rest passiert sie. Dadurch entstehen wasserdurchlässige Bereiche. Die Funktionen dieser Proteine ​​sind unterschiedlich. Einige von ihnen sind Enzyme, der Rest sind Transportproteine, die verschiedene Substanzen von der äußeren Umgebung zum Zytoplasma transportieren und umgekehrt.

Die Zellmembran ist von integralen Proteinen durchzogen und eng verbunden, während die Verbindung mit peripheren weniger stark ist. Diese Proteine ​​erfüllen eine wichtige Funktion, die darin besteht, die Struktur der Membran aufrechtzuerhalten, Signale aus der Umgebung zu empfangen und umzuwandeln, Substanzen zu transportieren und Reaktionen zu katalysieren, die an Membranen ablaufen.

Verbindung

Die Basis der Zellmembran ist eine bimolekulare Schicht. Aufgrund ihrer Kontinuität hat die Zelle Barriere- und mechanische Eigenschaften. In verschiedenen Lebensphasen kann diese Doppelschicht gestört sein. Als Ergebnis werden Strukturdefekte durch hydrophile Poren gebildet. Dabei können sich absolut alle Funktionen einer solchen Komponente wie einer Zellmembran ändern. In diesem Fall kann der Kern unter äußeren Einflüssen leiden.

Eigenschaften

Die Zellmembran einer Zelle hat interessante Eigenschaften. Aufgrund ihrer Fließfähigkeit ist diese Hülle keine starre Struktur, und der Großteil der Proteine ​​und Lipide, aus denen sie besteht, bewegt sich frei auf der Ebene der Membran.

Im Allgemeinen ist die Zellmembran asymmetrisch, sodass die Zusammensetzung der Protein- und Lipidschichten unterschiedlich ist. Plasmamembranen in tierischen Zellen haben auf ihrer Außenseite eine Glykoproteinschicht, die Rezeptor- und Signalfunktionen übernimmt und auch eine wichtige Rolle bei der Vereinigung von Zellen zu Gewebe spielt. Die Zellmembran ist polar, das heißt, die Ladung ist außen positiv und innen negativ. Zusätzlich zu all dem oben Genannten hat die Zellmembran einen selektiven Einblick.

Das bedeutet, dass neben Wasser nur eine bestimmte Gruppe von Molekülen und Ionen gelöster Stoffe in die Zelle gelassen wird. Die Konzentration einer Substanz wie Natrium ist in den meisten Zellen viel geringer als in der äußeren Umgebung. Für Kaliumionen ist ein anderes Verhältnis charakteristisch: Ihre Anzahl in der Zelle ist viel höher als in der Umgebung. In dieser Hinsicht neigen Natriumionen dazu, die Zellmembran zu durchdringen, und Kaliumionen neigen dazu, nach außen freigesetzt zu werden. Unter diesen Umständen aktiviert die Membran ein spezielles System, das eine „Pump“-Funktion übernimmt und die Konzentration von Substanzen nivelliert: Natriumionen werden an die Zelloberfläche gepumpt und Kaliumionen werden nach innen gepumpt. Diese Funktion gehört zu den wichtigsten Funktionen der Zellmembran.

Diese Tendenz von Natrium- und Kaliumionen, sich von der Oberfläche nach innen zu bewegen, spielt eine große Rolle beim Transport von Zucker und Aminosäuren in die Zelle. Bei der aktiven Entfernung von Natriumionen aus der Zelle schafft die Membran Bedingungen für neue Zuflüsse von Glukose und Aminosäuren im Inneren. Im Gegenteil, bei der Übertragung von Kaliumionen in die Zelle wird die Anzahl der "Transporter" von Zerfallsprodukten aus dem Inneren der Zelle in die äußere Umgebung wieder aufgefüllt.

Wie wird die Zelle durch die Zellmembran ernährt?

Viele Zellen nehmen Substanzen durch Prozesse wie Phagozytose und Pinozytose auf. Bei der ersten Variante wird durch eine flexible äußere Membran eine kleine Vertiefung geschaffen, in der sich das eingefangene Partikel befindet. Dann wird der Durchmesser der Vertiefung größer, bis das umgebene Partikel in das Zytoplasma der Zelle eintritt. Durch Phagozytose werden einige Protozoen wie Amöben sowie Blutzellen - Leukozyten und Phagozyten - gefüttert. In ähnlicher Weise absorbieren Zellen Flüssigkeit, die die notwendigen Nährstoffe enthält. Dieses Phänomen wird als Pinozytose bezeichnet.

Die äußere Membran ist eng mit dem endoplasmatischen Retikulum der Zelle verbunden.

Bei vielen Arten von grundlegenden Gewebekomponenten befinden sich Vorsprünge, Falten und Mikrovilli auf der Oberfläche der Membran. Pflanzenzellen auf der Außenseite dieser Schale sind mit einer anderen bedeckt, dick und unter dem Mikroskop gut sichtbar. Die Faser, aus der sie bestehen, bildet die Stütze für Pflanzengewebe wie Holz. Tierische Zellen haben auch eine Reihe äußerer Strukturen, die auf der Zellmembran sitzen. Sie sind von Natur aus ausschließlich schützend, ein Beispiel dafür ist das Chitin, das in den Hautzellen von Insekten enthalten ist.

Neben der Zellmembran gibt es eine intrazelluläre Membran. Seine Funktion besteht darin, die Zelle in mehrere spezialisierte geschlossene Kompartimente zu unterteilen - Kompartimente oder Organellen, in denen eine bestimmte Umgebung aufrechterhalten werden muss.

Daher ist es unmöglich, die Rolle einer solchen Komponente der Grundeinheit eines lebenden Organismus als Zellmembran zu überschätzen. Die Struktur und Funktionen implizieren eine signifikante Erweiterung der gesamten Zelloberfläche, Verbesserung von Stoffwechselprozessen. Diese molekulare Struktur besteht aus Proteinen und Lipiden. Die Membran trennt die Zelle von der äußeren Umgebung und gewährleistet ihre Integrität. Mit seiner Hilfe werden interzelluläre Bindungen auf einem ausreichend starken Niveau gehalten und Gewebe gebildet. In diesem Zusammenhang können wir schlussfolgern, dass eine der wichtigsten Rollen in der Zelle von der Zellmembran gespielt wird. Die Struktur und die von ihr ausgeführten Funktionen sind in verschiedenen Zellen je nach ihrem Zweck radikal unterschiedlich. Durch diese Merkmale wird eine Vielzahl physiologischer Aktivitäten von Zellmembranen und ihrer Rolle in der Existenz von Zellen und Geweben erreicht.

Kurzbeschreibung:

Sasonow V. F. 1_1 Die Struktur der Zellmembran [Elektronische Ressource] // Kinesiologe, 2009-2018: [Website]. Aktualisierungsdatum: 06.02.2018..__.201_). _Aufbau und Funktionsweise der Zellmembran werden beschrieben (Synonyme: Plasmalemma, Plasmolemma, Biomembran, Zellmembran, äußere Zellmembran, Zellmembran, Zytoplasmamembran). Diese ersten Informationen sind sowohl für die Zytologie als auch für das Verständnis der Prozesse der Nervenaktivität erforderlich: Nervenerregung, Hemmung, die Arbeit von Synapsen und Sinnesrezeptoren.

Zellmembran (Plasma a Lemma oder Plasma um Lemma)

Konzeptdefinition

Die Zellmembran (Synonyme: Plasmalemma, Plasmolemma, Zytoplasmamembran, Biomembran) ist eine dreifache Lipoprotein (d. h. „Fett-Eiweiß“)-Membran, die die Zelle von der Umgebung trennt und einen kontrollierten Austausch und eine Kommunikation zwischen der Zelle und ihrer Umgebung durchführt.

Die Hauptsache bei dieser Definition ist nicht, dass die Membran die Zelle von der Umgebung trennt, sondern nur, dass sie es ist verbindet Zelle mit der Umgebung. Die Membran ist aktiv Struktur der Zelle, sie arbeitet ständig.

Eine biologische Membran ist ein ultradünner bimolekularer Film aus Phospholipiden, der mit Proteinen und Polysacchariden verkrustet ist. Diese Zellstruktur liegt den Barriere-, mechanischen und Matrixeigenschaften eines lebenden Organismus zugrunde (Antonov VF, 1996).

Figürliche Darstellung der Membran

Die Zellmembran erscheint mir wie ein Gitterzaun mit vielen Türen darin, der ein bestimmtes Territorium umgibt. Alle kleinen Lebewesen können sich frei durch diesen Zaun hin und her bewegen. Aber größere Besucher können nur durch die Türen eintreten, und auch dann nicht alle. Verschiedene Besucher haben nur Schlüssel zu ihren eigenen Türen, und sie können nicht durch die Türen anderer Leute gehen. Durch diesen Zaun gehen also ständig Besucherströme hin und her, denn die Hauptfunktion des Membranzauns ist zweierlei: das Territorium vom umgebenden Raum zu trennen und es gleichzeitig mit dem umgebenden Raum zu verbinden. Dafür gibt es viele Löcher und Türen im Zaun - !

Membraneigenschaften

1. Durchlässigkeit.

2. Halbdurchlässigkeit (teilweise Durchlässigkeit).

3. Selektive (Synonym: selektive) Permeabilität.

4. Aktive Permeabilität (Synonym: aktiver Transport).

5. Kontrollierte Durchlässigkeit.

Wie Sie sehen können, ist die Haupteigenschaft der Membran ihre Durchlässigkeit gegenüber verschiedenen Stoffen.

6. Phagozytose und Pinozytose.

7. Exozytose.

8. Das Vorhandensein elektrischer und chemischer Potentiale, genauer gesagt die Potentialdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite der Membran. Bildlich kann man das sagen "Die Membran verwandelt die Zelle in eine "elektrische Batterie", indem sie den Ionenfluss steuert". Einzelheiten: .

9. Änderungen des elektrischen und chemischen Potentials.

10. Reizbarkeit. Spezielle molekulare Rezeptoren, die sich auf der Membran befinden, können sich mit Signal-(Steuer-)Substanzen verbinden, wodurch sich der Zustand der Membran und der gesamten Zelle verändern kann. Molekulare Rezeptoren lösen als Reaktion auf die Kombination von Liganden (Kontrollsubstanzen) mit ihnen biochemische Reaktionen aus. Wichtig ist, dass der Signalstoff von außen auf den Rezeptor einwirkt, während die Veränderungen innerhalb der Zelle weitergehen. Es stellt sich heraus, dass die Membran Informationen aus der Umgebung an die innere Umgebung der Zelle übermittelt.

11. Katalytische enzymatische Aktivität. Enzyme können in die Membran eingebettet oder mit ihrer Oberfläche assoziiert sein (sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle) und dort ihre enzymatische Aktivität ausüben.

12. Ändern der Form der Oberfläche und ihrer Fläche. Dadurch kann die Membran Auswüchse nach außen oder umgekehrt Einstülpungen in die Zelle hinein bilden.

13. Die Fähigkeit, Kontakte mit anderen Zellmembranen zu bilden.

14. Adhäsion – die Fähigkeit, an festen Oberflächen zu haften.

Kurze Liste der Membraneigenschaften

• Permeabilität.
• Endozytose, Exozytose, Transzytose.
• Potenziale.
• Reizbarkeit.
• enzymatische Aktivität.
• Kontakte.
• Adhäsion.

Membranfunktionen

1. Unvollständige Isolierung interner Inhalte von der externen Umgebung.

2. Die Hauptsache bei der Arbeit der Zellmembran ist Austausch verschiedene Substanzen zwischen der Zelle und der extrazellulären Umgebung. Dies ist auf eine Eigenschaft der Membran wie Permeabilität zurückzuführen. Darüber hinaus reguliert die Membran diesen Austausch, indem sie ihre Permeabilität reguliert.

3. Eine weitere wichtige Funktion der Membran ist einen Unterschied in chemischen und elektrischen Potentialen erzeugen zwischen seiner Innen- und Außenseite. Aus diesem Grund hat das Innere der Zelle ein negatives elektrisches Potential -.

4. Durch die Membran wird auch durchgeführt Informationsaustausch zwischen der Zelle und ihrer Umgebung. Spezielle molekulare Rezeptoren, die sich auf der Membran befinden, können an Steuersubstanzen (Hormone, Mediatoren, Modulatoren) binden und biochemische Reaktionen in der Zelle auslösen, die zu verschiedenen Veränderungen in der Zelle oder in ihren Strukturen führen.

Video:Die Struktur der Zellmembran

Videovortrag:Details über Membranaufbau und Transport

Membranstruktur

Die Zellmembran hat eine universelle dreischichtig Struktur. Seine mittlere Fettschicht ist durchgehend, die obere und untere Eiweißschicht überziehen ihn in Form eines Mosaiks aus einzelnen Eiweißbereichen. Die Fettschicht ist die Grundlage, die für die Isolierung der Zelle von der Umwelt sorgt und sie von der Umwelt isoliert. Es selbst leitet wasserlösliche Substanzen sehr schlecht, aber leicht fettlösliche. Daher muss die Durchlässigkeit der Membran für wasserlösliche Substanzen (z. B. Ionen) mit speziellen Proteinstrukturen geschaffen werden – und.

Unten sind Mikrofotografien von echten Zellmembranen von sich berührenden Zellen, die mit einem Elektronenmikroskop erhalten wurden, sowie eine schematische Zeichnung, die die dreischichtige Membran und die mosaikartige Natur ihrer Proteinschichten zeigt. Um ein Bild zu vergrößern, klicken Sie darauf.

Separates Bild der inneren Lipid-(Fett-)Schicht der Zellmembran, durchzogen von integral eingebetteten Proteinen. Die obere und untere Proteinschicht werden entfernt, um die Betrachtung der Lipiddoppelschicht nicht zu stören

Abbildung oben: Eine unvollständige schematische Darstellung der Zellmembran (Zellwand) aus Wikipedia.

Beachten Sie, dass die äußere und innere Proteinschicht hier von der Membran entfernt wurden, damit wir die zentrale fettige doppelte Lipidschicht besser sehen können. In einer echten Zellmembran schwimmen große Protein-"Inseln" oben und unten entlang des Fettfilms (kleine Kugeln in der Abbildung), und die Membran erweist sich als dicker, dreischichtig: Eiweiß-Fett-Eiweiß . Es ist also eigentlich wie ein Sandwich aus zwei Protein-"Brotscheiben" mit einer dicken Schicht "Butter" in der Mitte, dh. hat eine dreischichtige Struktur, keine zweischichtige.

In dieser Abbildung entsprechen kleine blaue und weiße Kugeln den hydrophilen (benetzbaren) „Köpfen“ der Lipide, und die daran befestigten „Fäden“ entsprechen den hydrophoben (nicht benetzbaren) „Schwänzen“. Von den Proteinen sind nur integrale End-to-End-Membranproteine ​​(rote Kügelchen und gelbe Helices) gezeigt. Gelbe ovale Punkte innerhalb der Membran sind Cholesterinmoleküle. Gelbgrüne Perlenketten auf der Außenseite der Membran sind Oligosaccharidketten, die die Glykokalyx bilden. Glycocalyx ist wie ein Kohlenhydrat ("Zucker") "Flusen" auf der Membran, gebildet durch lange Kohlenhydrat-Protein-Moleküle, die daraus herausragen.

Living ist ein kleiner „Eiweiß-Fett-Beutel“, gefüllt mit halbflüssigem geleeartigem Inhalt, der von Folien und Schläuchen durchdrungen wird.

Die Wände dieses Sacks werden von einem doppelten Fettfilm (Lipidfilm) gebildet, der innen und außen mit Proteinen bedeckt ist - der Zellmembran. Daher soll die Membran haben dreischichtiger Aufbau : Proteine-Fette-Proteine. Innerhalb der Zelle gibt es auch viele ähnliche Fettmembranen, die ihren Innenraum in Kompartimente unterteilen. Zellorganellen sind von denselben Membranen umgeben: Zellkern, Mitochondrien, Chloroplasten. Die Membran ist also eine universelle molekulare Struktur, die allen Zellen und allen lebenden Organismen innewohnt.

Links - kein echtes, sondern ein künstliches Modell eines Stücks einer biologischen Membran: Dies ist eine Momentaufnahme einer adipösen Phospholipid-Doppelschicht (d. h. einer Doppelschicht) im Prozess ihrer molekulardynamischen Modellierung. Die Berechnungszelle des Modells wird angezeigt - 96 PQ-Moleküle ( f osphatidil X olin) und 2304 Wassermoleküle, insgesamt 20544 Atome.

Rechts ist ein visuelles Modell eines einzelnen Moleküls desselben Lipids, aus dem die Membran-Lipid-Doppelschicht zusammengesetzt ist. Es hat oben einen hydrophilen (wasserliebenden) Kopf und unten zwei hydrophobe (wasserscheue) Schwänze. Dieses Lipid hat einen einfachen Namen: 1-Steroyl-2-Docosahexaenoyl-Sn-Glycero-3-Phosphatidylcholin (18:0/22:6(n-3)cis PC), aber Sie müssen es sich nicht merken, es sei denn, Sie Planen Sie, Ihren Lehrer mit der Tiefe Ihres Wissens ins Schwärmen zu bringen.

Sie können eine genauere wissenschaftliche Definition einer Zelle geben:

ist ein geordnetes, strukturiertes, heterogenes System von Biopolymeren, das durch eine aktive Membran begrenzt ist, an einem einzigen Satz von Stoffwechsel-, Energie- und Informationsprozessen teilnimmt und auch das gesamte System als Ganzes erhält und reproduziert.

Auch das Innere der Zelle wird von Membranen durchdrungen, und zwischen den Membranen befindet sich kein Wasser, sondern ein viskoses Gel / Sol unterschiedlicher Dichte. Daher schweben die interagierenden Moleküle in der Zelle nicht frei, wie in einem Reagenzglas mit einer wässrigen Lösung, sondern sitzen (immobilisiert) meist auf den Polymerstrukturen des Zytoskeletts oder intrazellulären Membranen. Und deshalb laufen chemische Reaktionen innerhalb der Zelle fast wie in einem Festkörper ab und nicht in einer Flüssigkeit. Die äußere Membran, die die Zelle umgibt, ist ebenfalls mit Enzymen und molekularen Rezeptoren bedeckt, was sie zu einem sehr aktiven Teil der Zelle macht.

Die Zellmembran (Plasmalemma, Plasmolemma) ist eine aktive Hülle, die die Zelle von der Umgebung trennt und mit der Umgebung verbindet. © Sazonov V. F., 2016.

Aus dieser Definition einer Membran folgt, dass sie die Zelle nicht einfach begrenzt, sondern aktiv arbeiten es mit seiner Umgebung zu verbinden.

Das Fett, aus dem die Membranen bestehen, ist etwas Besonderes, daher werden seine Moleküle normalerweise nicht nur Fett genannt, sondern Lipide, Phospholipide, Sphingolipide. Die Membranfolie ist doppelt, d. h. sie besteht aus zwei miteinander verklebten Folien. Daher schreiben Lehrbücher, dass die Basis der Zellmembran aus zwei Lipidschichten besteht (oder " Doppelschicht", also doppelte Schicht). Bei jeder einzelnen Lipidschicht kann eine Seite von Wasser benetzt werden, die andere nicht. Diese Folien haften also genau an ihren nicht benetzenden Seiten aneinander.

Bakterienmembran

Die Hülle einer prokaryotischen Zelle gramnegativer Bakterien besteht aus mehreren Schichten, wie in der Abbildung unten gezeigt.
Schichten der Schale gramnegativer Bakterien:
1. Die innere dreischichtige Zytoplasmamembran, die mit dem Zytoplasma in Kontakt steht.
2. Zellwand, die aus Murein besteht.
3. Die äußere dreischichtige Zytoplasmamembran, die das gleiche System von Lipiden mit Proteinkomplexen wie die innere Membran aufweist.
Die Kommunikation gramnegativer Bakterienzellen mit der Außenwelt durch eine solch komplexe dreistufige Struktur verschafft ihnen keinen Vorteil beim Überleben unter rauen Bedingungen im Vergleich zu grampositiven Bakterien, die eine weniger starke Hülle haben. Genauso schlecht vertragen sie hohe Temperaturen, hohen Säuregehalt und Druckabfall.

Videovortrag:Plasma Membran. EV Cheval, Ph.D.

Videovortrag:Die Membran als Zellgrenze. A. Iljaskin

Bedeutung von Membranionenkanälen

Es ist leicht zu verstehen, dass nur fettlösliche Substanzen durch den Membranfettfilm in die Zelle gelangen können. Dies sind Fette, Alkohole, Gase. In Erythrozyten beispielsweise treten Sauerstoff und Kohlendioxid leicht direkt durch die Membran ein und aus. Aber Wasser und wasserlösliche Substanzen (z. B. Ionen) können einfach nicht durch die Membran in eine Zelle gelangen. Das bedeutet, dass sie spezielle Löcher benötigen. Aber wenn Sie nur ein Loch in den Fettfilm machen, zieht er sich sofort wieder zusammen. Was zu tun ist? Eine Lösung wurde in der Natur gefunden: Es ist notwendig, spezielle Proteintransportstrukturen herzustellen und sie durch die Membran zu strecken. So entstehen die Kanäle für den Durchtritt fettunlöslicher Substanzen - die Ionenkanäle der Zellmembran.

Um also ihrer Membran zusätzliche Durchlässigkeitseigenschaften für polare Moleküle (Ionen und Wasser) zu verleihen, synthetisiert die Zelle im Zytoplasma spezielle Proteine, die dann in die Membran eingebaut werden. Es gibt zwei Arten: Transportproteine (z. B. Transport-ATPasen) und kanalbildende Proteine (Kanalbildner). Diese Proteine ​​sind in die Fettdoppelschicht der Membran eingebettet und bilden Transportstrukturen in Form von Transportern oder in Form von Ionenkanälen. Durch diese Transportstrukturen können nun verschiedene wasserlösliche Substanzen passieren, die sonst den Fettmembranfilm nicht passieren können.

Im Allgemeinen werden auch in die Membran eingebettete Proteine ​​​​genannt Integral-, gerade weil sie gleichsam in die Zusammensetzung der Membran eingeschlossen sind und diese durch und durch durchdringen. Andere Proteine, die nicht integral sind, bilden sozusagen Inseln, die auf der Oberfläche der Membran "schwimmen": entweder entlang ihrer äußeren Oberfläche oder entlang ihrer inneren. Schließlich weiß jeder, dass Fett ein gutes Gleitmittel ist und man darauf gut gleiten kann!

Schlussfolgerungen

1. Im Allgemeinen ist die Membran dreischichtig:

1) die äußere Schicht aus Protein-"Inseln",

2) fettiges zweischichtiges "Meer" (Lipiddoppelschicht), d.h. Doppelter Lipidfilm

3) die innere Schicht aus Protein-"Inseln".

Aber es gibt auch eine lockere äußere Schicht – die Glykokalyx, die durch aus der Membran herausragende Glykoproteine ​​gebildet wird. Sie sind molekulare Rezeptoren, an die Signalkontrollen binden.

2. In die Membran sind spezielle Proteinstrukturen eingebaut, die ihre Durchlässigkeit für Ionen oder andere Substanzen gewährleisten. Wir dürfen nicht vergessen, dass das Fettmeer an manchen Stellen von integralen Proteinen durchzogen ist. Und es sind integrale Proteine, die etwas Besonderes bilden Verkehrsstrukturen Zellmembran (siehe Abschnitt 1_2 Membrantransportmechanismen). Durch sie gelangen Stoffe in die Zelle und werden auch aus der Zelle nach außen abtransportiert.

3. Enzymproteine ​​können sich auf jeder Seite der Membran (außen und innen) sowie innerhalb der Membran befinden, die sowohl den Zustand der Membran selbst als auch das Leben der gesamten Zelle beeinflussen.

Die Zellmembran ist also eine aktive variable Struktur, die aktiv im Interesse der gesamten Zelle arbeitet und diese mit der Außenwelt verbindet, und nicht nur eine „Schutzhülle“. Das ist das Wichtigste, was man über die Zellmembran wissen muss.

In der Medizin werden Membranproteine ​​oft als „Targets“ für Medikamente verwendet. Als solche Ziele fungieren Rezeptoren, Ionenkanäle, Enzyme, Transportsysteme. Neben der Membran sind neuerdings auch im Zellkern verborgene Gene zum Angriffspunkt für Medikamente geworden.

Video:Einführung in die Zellmembranbiophysik: Struktur der Membran 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:Geschichte, Aufbau und Funktionen der Zellmembran: Struktur der Membranen 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

biologische Membranen.
Der Begriff „Membran“ (lat. membrana – Haut, Film) wurde bereits vor mehr als 100 Jahren verwendet, um die Zellgrenze zu bezeichnen, die einerseits als Barriere zwischen dem Zellinhalt und der äußeren Umgebung dient , und andererseits als halbdurchlässige Trennwand, durch die Wasser und einige Substanzen passieren können. Die Funktionen der Membran sind jedoch nicht erschöpft, da biologische Membranen die Grundlage der strukturellen Organisation der Zelle bilden.
Die Struktur der Membran. Gemäß diesem Modell ist die Hauptmembran eine Lipiddoppelschicht, in der die hydrophoben Enden der Moleküle nach innen und die hydrophilen Köpfe nach außen gerichtet sind. Lipide werden durch Phospholipide dargestellt - Derivate von Glycerin oder Sphingosin. Proteine ​​sind an der Lipidschicht befestigt. Integrale (Transmembran-)Proteine ​​durchdringen die Membran und sind mit ihr fest verbunden; peripher dringen nicht ein und sind weniger fest mit der Membran verbunden. Funktionen von Membranproteinen: Aufrechterhaltung der Struktur von Membranen, Empfang und Umwandlung von Signalen aus der Umwelt. Umwelt, Transport bestimmter Substanzen, Katalyse von Reaktionen, die an Membranen ablaufen. die Membrandicke beträgt 6 bis 10 nm.

Membraneigenschaften:
1. Fließfähigkeit. Die Membran ist keine starre Struktur; die meisten ihrer Proteine ​​und Lipide können sich in der Ebene der Membranen bewegen.
2. Asymmetrie. Die Zusammensetzung der äußeren und inneren Schichten von Proteinen und Lipiden ist unterschiedlich. Darüber hinaus haben die Plasmamembranen tierischer Zellen außen eine Schicht aus Glykoproteinen (eine Glykokalyx, die Signal- und Rezeptorfunktionen erfüllt und auch wichtig ist, um Zellen zu Geweben zu verbinden).
3. Polarität. Die Außenseite der Membran trägt eine positive Ladung, während die Innenseite eine negative Ladung trägt.
4. Selektive Permeabilität. Die Membranen lebender Zellen lassen neben Wasser nur bestimmte Moleküle und Ionen gelöster Substanzen durch (die Verwendung des Begriffs „Semipermeabilität“ in Bezug auf Zellmembranen ist nicht ganz korrekt, da dieses Konzept impliziert, dass die Membran nur Lösungsmittel durchlässt Moleküle, während alle Moleküle und gelösten Ionen erhalten bleiben.)

Die äußere Zellmembran (Plasmalemma) ist ein ultramikroskopischer Film von 7,5 nm Dicke, bestehend aus Proteinen, Phospholipiden und Wasser. Elastischer Film, der von Wasser gut benetzt wird und nach Beschädigungen schnell seine Integrität wiedererlangt. Es hat eine universelle Struktur, die für alle biologischen Membranen typisch ist. Die Grenzstellung dieser Membran, ihre Teilnahme an den Prozessen der selektiven Permeabilität, Pinozytose, Phagozytose, Ausscheidung von Ausscheidungsprodukten und Synthese in Verbindung mit benachbarten Zellen und der Schutz der Zelle vor Schäden machen ihre Rolle äußerst wichtig. Tierische Zellen außerhalb der Membran sind manchmal mit einer dünnen Schicht aus Polysacchariden und Proteinen bedeckt - der Glykokalyx. Pflanzenzellen außerhalb der Zellmembran haben eine starke Zellwand, die eine äußere Stütze schafft und die Form der Zelle beibehält. Es besteht aus Ballaststoffen (Cellulose), einem wasserunlöslichen Polysaccharid.

biologische Membranen- der allgemeine Name funktionell aktiver Oberflächenstrukturen, die Zellen (Zell- oder Plasmamembranen) und intrazelluläre Organellen (Membranen von Mitochondrien, Kernen, Lysosomen, endoplasmatisches Retikulum usw.) begrenzen. Sie enthalten Lipide, Proteine, heterogene Moleküle (Glykoproteine, Glykolipide) und je nach ausgeübter Funktion zahlreiche Nebenbestandteile: Coenzyme, Nukleinsäuren, Antioxidantien, Carotinoide, anorganische Ionen usw.

Die koordinierte Funktion von Membransystemen - Rezeptoren, Enzyme, Transportmechanismen - hilft, die Zellhomöostase aufrechtzuerhalten und gleichzeitig schnell auf Veränderungen in der äußeren Umgebung zu reagieren.

Zu Hauptfunktionen biologischer Membranen zugeschrieben werden können:

Trennung der Zelle von der Umgebung und Bildung intrazellulärer Kompartimente (Kompartimente);

Kontrolle und Regulierung des Transports verschiedenster Substanzen durch Membranen;

Teilnahme an der Bereitstellung interzellulärer Interaktionen, Übertragung von Signalen innerhalb der Zelle;

Umwandlung der Energie organischer Nahrungssubstanzen in die Energie chemischer Bindungen von ATP-Molekülen.

Die molekulare Organisation der Plasma-(Zell-)Membran ist in allen Zellen ungefähr gleich: Sie besteht aus zwei Schichten von Lipidmolekülen mit vielen darin eingeschlossenen spezifischen Proteinen. Manche Membranproteine ​​sind enzymatisch aktiv, andere binden Nährstoffe aus der Umgebung und sorgen für deren Transport in die Zelle durch Membranen. Membranproteine ​​zeichnen sich durch die Art ihrer Assoziation mit Membranstrukturen aus. Einige Proteine, genannt extern oder peripher , lose an die Oberfläche der Membran gebunden, andere genannt intern oder integriert , sind in die Membran eingetaucht. Periphere Proteine ​​lassen sich leicht extrahieren, während integrale Proteine ​​nur mit Detergenzien oder organischen Lösungsmitteln isoliert werden können. Auf Abb. 4 zeigt die Struktur der Plasmamembran.

Die äußeren oder Plasmamembranen vieler Zellen sowie die Membranen intrazellulärer Organellen, wie Mitochondrien, Chloroplasten, wurden in freier Form isoliert und ihre molekulare Zusammensetzung untersucht. Alle Membranen enthalten polare Lipide in einer Menge von 20 bis 80 % ihrer Masse, je nach Membrantyp, der Rest entfällt hauptsächlich auf Proteine. In den Plasmamembranen tierischer Zellen ist die Menge an Proteinen und Lipiden in der Regel ungefähr gleich; die innere Mitochondrienmembran enthält etwa 80 % Proteine ​​und nur 20 % Lipide, während die Myelinmembranen von Gehirnzellen dagegen etwa 80 % Lipide und nur 20 % Proteine ​​enthalten.

Reis. 4. Struktur der Plasmamembran

Der Lipidteil der Membranen ist eine Mischung aus verschiedenen Arten polarer Lipide. Polare Lipide, zu denen Phosphoglycerolipide, Sphingolipide und Glykolipide gehören, werden nicht in Fettzellen gespeichert, sondern in Zellmembranen eingebaut, und zwar in streng definierten Verhältnissen.

Alle polaren Lipide in Membranen werden während des Stoffwechsels ständig erneuert, unter normalen Bedingungen stellt sich in der Zelle ein dynamischer stationärer Zustand ein, in dem die Geschwindigkeit der Lipidsynthese gleich der Geschwindigkeit ihres Abbaus ist.

Die Membranen tierischer Zellen enthalten hauptsächlich Phosphoglycerolipide und in geringerem Maße Sphingolipide; Triacylglycerine kommen nur in Spuren vor. Einige Membranen tierischer Zellen, insbesondere die äußere Plasmamembran, enthalten erhebliche Mengen an Cholesterin und seinen Estern (Abb. 5).

Abb.5. Membranlipide

Gegenwärtig ist das allgemein anerkannte Modell für die Struktur von Membranen das 1972 von S. Singer und J. Nicholson vorgeschlagene Fluid-Mosaik-Modell.

Ihrer Meinung nach können Proteine ​​​​mit Eisbergen verglichen werden, die in einem Lipidmeer schwimmen. Wie oben erwähnt, gibt es zwei Arten von Membranproteinen: integrale und periphere. Integrale Proteine ​​durchdringen die Membran, das sind sie amphipathische Moleküle. Periphere Proteine ​​durchdringen die Membran nicht und sind weniger stark mit ihr assoziiert. Der durchgehende Hauptteil der Membran, d. h. ihre Matrix, ist die polare Lipiddoppelschicht. Bei normaler Zelltemperatur befindet sich die Matrix in einem flüssigen Zustand, was durch ein bestimmtes Verhältnis zwischen gesättigten und ungesättigten Fettsäuren in den hydrophoben Schwänzen polarer Lipide gewährleistet wird.

Das Flüssigkeitsmosaikmodell legt auch nahe, dass sich auf der Oberfläche von integralen Proteinen, die sich in der Membran befinden, R-Gruppen von Aminosäureresten befinden (hauptsächlich hydrophobe Gruppen, aufgrund derer sich Proteine ​​​​im zentralen hydrophoben Teil der Doppelschicht „aufzulösen“ scheinen). Gleichzeitig befinden sich auf der Oberfläche von peripheren oder externen Proteinen hauptsächlich hydrophile R-Gruppen, die aufgrund elektrostatischer Kräfte von den hydrophil geladenen Polköpfen von Lipiden angezogen werden. Integrale Proteine, und dazu gehören Enzyme und Transportproteine, sind nur aktiv, wenn sie sich innerhalb des hydrophoben Teils der Doppelschicht befinden, wo sie die für die Manifestation der Aktivität erforderliche räumliche Konfiguration annehmen (Abb. 6). Es sei noch einmal betont, dass weder zwischen den Molekülen in der Doppelschicht noch zwischen den Proteinen und Lipiden der Doppelschicht kovalente Bindungen gebildet werden.

Abb.6. Membranproteine

Membranproteine ​​können sich in der lateralen Ebene frei bewegen. Periphere Proteine ​​schwimmen buchstäblich auf der Oberfläche des „Meeres“ der Doppelschicht, während integrale Proteine ​​wie Eisberge fast vollständig in der Kohlenwasserstoffschicht untergetaucht sind.

Die meisten Membranen sind asymmetrisch, das heißt, sie haben ungleiche Seiten. Diese Asymmetrie zeigt sich im Folgenden:

Zum einen die Tatsache, dass sich die inneren und äußeren Seiten der Plasmamembranen bakterieller und tierischer Zellen in der Zusammensetzung polarer Lipide unterscheiden. Beispielsweise enthält die innere Lipidschicht menschlicher Erythrozytenmembranen hauptsächlich Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylserin, während die äußere Lipidschicht Phosphatidylcholin und Sphingomyelin enthält.

· Zweitens wirken manche Transportsysteme in Membranen nur in eine Richtung. Beispielsweise verfügen Erythrozytenmembranen über ein Transportsystem („Pumpe“), das aufgrund der bei der ATP-Hydrolyse freigesetzten Energie Na + -Ionen aus der Zelle in die Umgebung und K + -Ionen in die Zelle pumpt.

Drittens enthält die äußere Oberfläche der Plasmamembran eine sehr große Anzahl von Oligosaccharidgruppen, die die Köpfe von Glykolipiden und Oligosaccharid-Seitenketten von Glykoproteinen sind, während es praktisch keine Oligosaccharidgruppen auf der inneren Oberfläche der Plasmamembran gibt.

Die Asymmetrie biologischer Membranen bleibt dadurch erhalten, dass die Übertragung einzelner Phospholipidmoleküle von einer Seite der Lipiddoppelschicht auf die andere aus energetischen Gründen sehr schwierig ist. Das polare Lipidmolekül kann sich auf seiner Seite der Doppelschicht frei bewegen, ist jedoch in seiner Fähigkeit, auf die andere Seite zu springen, begrenzt.

Die Lipidmobilität hängt vom relativen Gehalt und der Art der vorhandenen ungesättigten Fettsäuren ab. Die Kohlenwasserstoffnatur von Fettsäureketten verleiht den Membraneigenschaften Fluidität und Mobilität. In Gegenwart von cis-ungesättigten Fettsäuren sind die Kohäsionskräfte zwischen den Ketten schwächer als im Fall von gesättigten Fettsäuren allein, und Lipide behalten auch bei niedrigen Temperaturen eine hohe Mobilität.

Auf der Außenseite der Membranen befinden sich spezifische Erkennungsstellen, deren Funktion es ist, bestimmte molekulare Signale zu erkennen. Beispielsweise nehmen einige Bakterien durch die Membran leichte Änderungen der Nährstoffkonzentration wahr, was ihre Bewegung in Richtung der Nahrungsquelle stimuliert; dieses Phänomen heißt Chemotaxis.

Die Membranen verschiedener Zellen und intrazellulärer Organellen haben aufgrund ihrer Struktur, chemischen Zusammensetzung und Funktion eine gewisse Spezifität. Folgende Hauptgruppen von Membranen in eukaryotischen Organismen werden unterschieden:

Plasmamembran (äußere Zellmembran, Plasmalemma),

die Kernmembran

Das endoplasmatische Retikulum

Membranen des Golgi-Apparats, Mitochondrien, Chloroplasten, Myelinscheiden,

erregbare Membranen.

In prokaryotischen Organismen gibt es neben der Plasmamembran intrazytoplasmatische Membranbildungen, bei heterotrophen Prokaryoten werden sie genannt Mesosomen. Letztere werden durch Einstülpung in die äußere Zellmembran gebildet und bleiben teilweise mit dieser in Kontakt.

Erythrozytenmembran besteht aus Proteinen (50 %), Lipiden (40 %) und Kohlenhydraten (10 %). Der Hauptteil der Kohlenhydrate (93%) ist mit Proteinen verbunden, der Rest mit Lipiden. In der Membran sind Lipide im Gegensatz zur symmetrischen Anordnung in Micellen asymmetrisch angeordnet. Beispielsweise kommt Cephalin überwiegend in der inneren Lipidschicht vor. Diese Asymmetrie wird offensichtlich aufgrund der Querbewegung von Phospholipiden in der Membran, die mit Hilfe von Membranproteinen und aufgrund der Energie des Stoffwechsels durchgeführt wird, aufrechterhalten. In der inneren Schicht der Erythrozytenmembran befinden sich hauptsächlich Sphingomyelin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, in der äußeren Schicht - Phosphatidylcholin. Die Erythrozytenmembran enthält ein integrales Glykoprotein Glykophorin, das aus 131 Aminosäureresten besteht und die Membran durchdringt, und das sogenannte Band 3-Protein, das aus 900 Aminosäureresten besteht. Die Kohlenhydratkomponenten von Glykophorin erfüllen eine Rezeptorfunktion für Influenzaviren, Phytohämagglutinine und eine Reihe von Hormonen. Ein weiteres integrales Protein, das wenige Kohlenhydrate enthält und die Membran durchdringt, wurde auch in der Erythrozytenmembran gefunden. Er heißt Tunnelprotein(Komponente a), da angenommen wird, dass sie einen Kanal für Anionen bildet. Das mit der Innenseite der Erythrozytenmembran assoziierte periphere Protein ist Spektrin.

Myelinmembranen , die Axone von Neuronen umgeben, sind vielschichtig, sie enthalten eine große Menge an Lipiden (etwa 80%, die Hälfte davon sind Phospholipide). Die Proteine ​​dieser Membranen sind wichtig für die Fixierung übereinander liegender Membransalze.

Chloroplastenmembranen. Chloroplasten sind mit einer zweischichtigen Membran bedeckt. Die äußere Membran hat eine gewisse Ähnlichkeit mit der von Mitochondrien. Zusätzlich zu dieser Oberflächenmembran haben Chloroplasten ein internes Membransystem - Lamellen. Lamellen bilden oder abgeflachte Vesikel - Thylakoide, die übereinander in Packungen (Grana) gesammelt werden oder ein Membransystem des Stromas (Stromalamellen) bilden. Lamella gran und stroma auf der Außenseite der Thylakoidmembran sind konzentrierte hydrophile Gruppen, Galakto- und Sulfolipide. Der phytolitische Teil des Chlorophyllmoleküls ist in die Kügelchen eingetaucht und steht in Kontakt mit den hydrophoben Gruppen von Proteinen und Lipiden. Die Porphyrinkerne des Chlorophylls sind hauptsächlich zwischen den angrenzenden Membranen der Thylakoide des Gran lokalisiert.

Innere (zytoplasmatische) Membran von Bakterienähnlich aufgebaut wie die inneren Membranen von Chloroplasten und Mitochondrien. Es enthält Enzyme der Atmungskette, aktiven Transport; Enzyme, die an der Bildung von Membrankomponenten beteiligt sind. Der vorherrschende Bestandteil bakterieller Membranen sind Proteine: das Protein/Lipid-Verhältnis (nach Gewicht) beträgt 3:1. Die äußere Membran gramnegativer Bakterien enthält im Vergleich zur zytoplasmatischen eine geringere Menge verschiedener Phospholipide und Proteine. Beide Membranen unterscheiden sich in der Lipidzusammensetzung. Die äußere Membran enthält Proteine, die Poren für das Eindringen vieler niedermolekularer Substanzen bilden. Ein charakteristischer Bestandteil der äußeren Membran ist auch ein spezifisches Lipopolysaccharid. Eine Reihe von Proteinen der äußeren Membran dienen als Rezeptoren für Phagen.

Virusmembran. Unter Viren sind Membranstrukturen charakteristisch für solche, die ein Nukleokapsid enthalten, das aus einem Protein und einer Nukleinsäure besteht. Dieser „Kern“ von Viren ist von einer Membran (Hülle) umgeben. Es besteht auch aus einer Doppelschicht von Lipiden mit darin enthaltenen Glykoproteinen, die sich hauptsächlich auf der Oberfläche der Membran befinden. Bei einer Reihe von Viren (Mikroviren) gelangen 70-80 % aller Proteine ​​in die Membranen, die restlichen Proteine ​​sind im Nukleokapsid enthalten.

Daher sind Zellmembranen sehr komplexe Strukturen; ihre konstituierenden molekularen Komplexe bilden ein geordnetes zweidimensionales Mosaik, das der Membranoberfläche biologische Spezifität verleiht.