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Membranmodelle
Biomembranen
- Zellmembranen
o umhüllen das Zellplasma
- Kernmembranen
o umhüllen den Zellkern, die Zellorganellen und die Vakuolen
o durchziehen als netzartiges System den Zellinnenraum  ER
- Doppelmembran
o Barriere- und Abschlussfunktion
o Stofftransportfunktion
Problem
Lösung
Biomembranen können nicht direkt beobachtet werden
- Modelle schaffen, d.h. Daten
- submikroskopische Strukturen
Sammeln und so
- sehr instabile Strukturen
unterbringen, dass es einen
Sinn ergibt
Modell von Gorter und Grendel – 1925
Hinführende Beobachtungen:
- extrahierten Membranlipide aus menschlichen Erythrocyten (haben nur Zellmembran)
- diese auf der Oberfläche von wässrigen Lösungen mit Schiebern langsam eingeengt
- Bildung monomolekularer Schichten
 Größenbestimmung ergab: 2 mal ursprüngliche Membranoberfläche
 Lipide reichen aus für Doppelschicht
Aussagen:
Membran = Lipiddoppelschicht
- in sich geschlossen und stabil
- hydrophile Enden zeigen ins wässrige Milieu
1. hydrophile Enden
2. hydrophobe Enden
Offene Probleme:
- großer Anteil der Proteine am Membranaufbau* (*nach Davson & Danielli)
- Membran kann nicht völlig starr sein*
- Stofftransportvorgänge an der Membran sind so nicht möglich
Modell von Davson und Danielli – 1935
Hinführende Beobachtungen:
- in Experimenten geöffnete Probleme des Modells von Gorter und Grendel
- Bestätigungen durch Röntgenbeugungstechnik und Elektronenmikroskopie
Aussagen:
- Der Lipiddoppelschicht (1) ist
beidseitig eine Proteinschicht
(2) aufgelagert.
- Membran ist durchlässig
Offene Probleme:
- Widerspruch im Protein-LipidVerhältnis (Davson &
Daniellis 1:1 konnte nicht
experimentell bewiesen
werden)
- Transportvorgänge
- Membran weiterhin starr
Modell von Kavanau
Hinführende Beobachtungen:
- fehlende Durchlässigkeitsveränderbarkeit
Abbildung:
1. Proteine mit hoher Lipidaffinität
(lipophil)
2. Proteine mit geringer Lipidaffinität
(lipophob)
3. Lipidsäulen
4. Poren
5. 7 nm
6. 18 nm
7. 15 nm
8. 5,5 nm
Aussagen:
- Proteinschichten haben eine unterschiedliche Affinität gegenüber Lipiden
Bereiche mit hoher Lipidaffinität  Lipidsäulen
Bereiche mit niedriger Lipidaffinität  mit wässriger Lösung gefüllte Poren
- Abflachung der Lipidsäule  Porenverschluss
 Membran ist in ihrer Dichte variabel
Offene Fragen:
- Membran weiterhin starr
Modell von Singer und Nicolson – 1972
Hinführende Beobachtungen:
- bessere Mikroskopiertechniken
 Gefrierbruch- und -ätztechnik
 bessere Elektronenmikroskope
- Membran ist nicht starr
 dynamische Eigenschaften
Aussagen:
- „Flüssig-Mosaik-Modell“
(fluid mosaic model)
 Membran besteht aus einer
flüssig-kristallinen
Lipiddoppelschicht
 in der Membran integrierte
Proteine sind lateral (= seitlich)
frei beweglich
- Zusammensetzung und Anteil der
Membranproteine je nach Zelltyp
unterschiedlich
Offene Fragen:
- keine detaillierten Aussagen über
Transportvorgänge