Grundsätze der Biologie

Plasmamembranen fungieren nicht nur als Barriere, sondern auch als Pförtner. Sie müssen es ermöglichen, dass benötigte Substanzen in die Zelle eindringen und Zellprodukte die Zelle verlassen können, während sie den Eintritt von schädlichem Material und den Austritt von lebenswichtigem Material verhindern. Mit anderen Worten: Plasmamembranen sind selektiv durchlässig, d. h. sie lassen einige Stoffe durch, andere nicht. Würde die Membran diese Selektivität verlieren, wäre die Zelle nicht mehr in der Lage, die Homöostase aufrechtzuerhalten oder sich selbst zu erhalten, und sie würde zerstört werden. Einige Zellen benötigen größere Mengen bestimmter Stoffe als andere Zellen; sie müssen eine Möglichkeit haben, diese Stoffe aus den extrazellulären Flüssigkeiten zu erhalten.

Dies kann passiv geschehen, indem bestimmte Stoffe hin- und herbewegt werden, oder die Zelle verfügt über spezielle Mechanismen, die den Transport sicherstellen. Die meisten Zellen wenden den größten Teil ihrer Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) auf, um eine ungleichmäßige Verteilung der Ionen auf den gegenüberliegenden Seiten ihrer Membranen herzustellen und aufrechtzuerhalten. Die Struktur der Plasmamembran trägt zu diesen Funktionen bei.

Plasmamembranen sind asymmetrisch, was bedeutet, dass trotz des Spiegelbildes, das die Phospholipide bilden, das Innere der Membran nicht mit dem Äußeren der Membran identisch ist. Integrale Proteine, die als Kanäle oder Pumpen fungieren, arbeiten in eine Richtung. Kohlenhydrate, die an Lipide oder Proteine gebunden sind, finden sich auch auf der äußeren Oberfläche der Plasmamembran.

Diese Kohlenhydratkomplexe helfen der Zelle, Substanzen in der extrazellulären Flüssigkeit zu binden, die die Zelle benötigt. Dies trägt wesentlich zur Selektivität der Plasmamembranen bei.

Erinnern Sie sich, dass Plasmamembranen hydrophile und hydrophobe Bereiche haben. Diese Eigenschaft begünstigt die Bewegung bestimmter Stoffe durch die Membran und behindert die Bewegung anderer. Lipidlösliche Stoffe können leicht durch den hydrophoben Lipidkern der Membran gleiten. Stoffe wie die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K können die Plasmamembranen im Verdauungstrakt und anderen Geweben leicht passieren. Auch fettlösliche Medikamente können leicht in die Zellen eindringen und werden problemlos in die Gewebe und Organe des Körpers transportiert. Sauerstoff- und Kohlendioxidmoleküle haben keine Ladung und werden durch einfache Diffusion durchgelassen.

Polare Substanzen, mit Ausnahme von Wasser, stellen für die Membran ein Problem dar. Während sich einige polare Moleküle leicht mit der Außenseite einer Zelle verbinden, können sie den Lipidkern der Plasmamembran nicht ohne weiteres passieren. Außerdem könnten kleine Ionen zwar leicht durch die Zwischenräume im Mosaik der Membran schlüpfen, doch ihre Ladung verhindert dies. Ionen wie Natrium, Kalium, Kalzium und Chlorid müssen über besondere Mittel verfügen, um die Plasmamembranen zu durchdringen. Auch Einfachzucker und Aminosäuren brauchen Hilfe beim Transport durch die Plasmamembranen.