Funktionen von Membranen
Abgrenzung von Zellen gegenüber der Außenwelt Abgrenzung von Reaktionsräumen innerhalb von Zellen kontrolliert Stoffaustausch mit Umgebung Signalweiterleitung
amphipatische Lipide
haben ein hydrophiles polares und einhydrophobes unpolares Ende
Phospholipide
häufigsten Membranlipide tragen eine polare Kopfgruppe und 2 Kohlenwasserstoffschwänze Schwänze bestehen aus Fettsäuren (ca. 14-24 Kohlenstoffatomen) einer der Schwänze besitzt 1- mehrere cis-Doppelbindungen (ungesättigt) der andere besitzt keine ( gesättigt)
Phosphoglyceride ( Gruppe der Phospholipide)
besitzen ein Glycerinrückgrat mit 3 Kohlenstoffatomen, zwei lange Fettsäureketten sind über Esterbindungen mit benachbarten Kohlenstoffatomen des Glycerins verknüpft, und drittes C-Atom ist mit einer Phosphatgrupee verbunden
Phosphatidyletanolamin, Phosphatidylserin und Phosphatidylcholin
die wichtigsten Phosphoglyceride in der Zellmembran
Sphingomyelin
wird ausgehend von Sphingosin statt Glycerin gebaut ein Fettsäureschwanz ist mit der Aminogruppe und eine Phosphocholingruppe mit der endständigen Hydroxlgruppe verknüpft → dabei bleibt eine Hydroxylgruppe frei dies trägt zu polaren Eigenschaften der nebenliegenden Kopfgruppe bei (kann H-Brücken bilden!)
Cholesterin
ist ein Sterol und besitzt starre Rinstruktur an die eine einzelne polare Hydroxylgruppe und eine kurze unpolare Kohlenwasserstoffkette gebunden sind orientieren sich in Doppelmembran mit ihren Hydroxylgruppen zu polaren Kopfgruppen benachbarter Phospholipidmoleküle
kugelförmige Micellen
Lipidmoleküle aggregiern spontan und verbergen so ihre hydrophoben Kohlenwasserstoffschwänze im Innern und exponieren ihren hydrophoben Kopf zum Wasser. Bei Mycellen richten sich Schwänze nach Innen.
Bilayer (Doppelschichten)
doppelschichtige Lagen mit zwischen den hydrophilen Kopfgruppen eingeschlossenen hydrophoben Schwänzen
"Flip-Flop"
Phospholipidmoleküle wandern von einer Einzelschicht in die andere sehr seltener Vorgang
Glykolipide
zuckerhaltige Lipidmoleküle weisen stärkste Asymmetrie in Membranverteilung auf in tierischen Zellen werden sie aus Sphingosin hergestellt neigen zur Selbstorgansiation durch H-Brückenzwischen ihren Zuckern und durch Van-der-Waals Kräfte zwischen langen/ geraden Kohlenwasserstoffketten auf extraplasmatischer Seite
Ganglioside (komplexesten Glycolipide)
enthalten Oligosaccheride(⇒zahlreiche Varianten!) mit einem oder mehrern Salinsäureresten→verleihen ihnen negative Ladung
Prinzipieller Aufbau Phospholipid
2 Kohlenwasserstoffketten daran polare Kopfgruppe mit Glycerol, Phosphat und Cholin
Ceramid
Untergruppe der Sphingolipide, besteht aus einem Sphingosin, das durch eine Amidbindung an eine Fettsäure gebunden ist
Variabilität entsteht durch..
Variation der Kopfgruppe Variation der Fettsäurekette (Anzahl/ Lage der Doppelbindungen) Zentrales verknüpfendes Molekül Glycerin oder Ceramid
Phosphatgruppe ist häufig mit folgenden Gruppen verknüpft:
einer Stickstoffbase (Cholin(extraplasmatisch),Ethanolamin(zytoplasmatisch), Serin) einem Zucker z.B. Inositol Glycerol
Inositol
Inositol und dessen phosporylierte Derivate sind wichtige Komponenten des signaltrasduktionsvorgangs
Fettsäureseitenketten Eukaryoten
unverzweigt zwischen C14 und C24 in Tieren zwischen C16 und C18 in Pflanzen bis zu 6 Doppelbindungen in Tieren bis zu 3 Doppelbindungen in Pflanzen Tiere: 1 gesättigt + 1 ungesättigt
Prokaryoten
am häufigsten zwischen C15 und C19 verzweigte Derivate können vorkommen keine poly-ungesättigten Fettsäuren
Cerebrosid
1 Zuckerkette angehangen an ein Ceramid
Asymmetrie der Plasmamembran
Lipide sind nicht gleichmäßig über beide Hälften der Membran verteilt: Glycolipide findet man nur in der E-Seite der Zellmembran Lipide mit positiv geladenen Kopfgruppen überwiegend in den E-Seiten Lipide mit negativ geladenen Kopfgruppen überwigend in den P-Seiten
Lipid rafts (Mikrodomänen)
dynamische Strukturen & innerhalb der Membran beweglich innerhalb eines gleichförmigen Meeres aus Lipiden vorhandene Mikrodomänen mit spezifischer Lipidzusammensetzung und Funktion (enthalten größere Mengen an Sphingomyelin & Cholesterin)
Lipid-Protein-Verhältnis
Protonenkonzentration ist in Membranen zytoplasmatischer Organellen höher prokaryotische zytoplasmatische Membranen ähneln in ihrem Proteingehalt den Organellenmembranen Oberflächenmembranen von Eukaryoten haben das niedrigste Lipid-Protein-Verhältnis aller Membranen
Membranfluidität
Abhängig von Lipidzusammensetzung und Temperatur.Je länger die Kohlenwasserstoffkettenund je höher der Anteil gesättigter Bindungen, umso geringer ist die Fluidität.
Laterale Diffusion
seitliche Beweglichkeit von Mempranlipiden & -proteinen innerhalb der Membranebene.
Transversale Diffusion (Flip-Flop)
Übergang eines Lipids von einem Membranmonolayer in das andere.
Rotation
Bewegung von Lipid- und Proteinmolekülen um deren Längsachse.
Lipidtransport
Erfolgt intrazellulär über Vesikel oder über spezifische Lipidtransfer Proteine
physikalische Eigenschaften Biomembranen
wirken als eletkrische Isolatoren: es besteht eingeschränkte Diffusion von Ionen über LipidMembranen gleiczeitig kann Wasser relativ ungehindert durchtreten unterschiedliche Ionenkonzentrationen auf beiden seiten der Membran durch diese Eigenschaften stellt sich unterschiedliche Ladungsverteilung ein Membranpotential baut sich auf
