Die Plasmamembran ist eine Lipiddoppelschicht, in deren Dicke Proteine, Ionenkanäle und Rezeptormoleküle eingebaut sind. Dies ist eine mechanische Barriere, die das Zytoplasma der Zelle vom perizellulären Raum trennt und gleichzeitig die einzige Verbindung mit der äußeren Umgebung darstellt. Daher ist das Plasmolemma eine der wichtigsten Strukturen der Zelle, und seine Funktionen ermöglichen es ihm, zu existieren und mit anderen Zellgruppen zu interagieren.
Überblick über die Funktionen des Zytolemmas
Die Plasmamembran, wie sie in einer tierischen Zelle vorliegt, ist charakteristisch für viele Organismen aus verschiedenen Reichen. Bakterien und Protozoen, deren Organismen durch eine einzelne Zelle repräsentiert werden, haben eine zytoplasmatische Membran. Und Tiere, Pilze und Pflanzen als Vielzeller haben sie im Laufe der Evolution nicht verloren. Allerdings in verschiedenen Reichen lebender Organismendas Cytolemma ist etwas anders, obwohl seine Funktionen immer noch dieselben sind. Sie lassen sich in drei Gruppen einteilen: Abgrenzung, Transport und Kommunikation.
Die Gruppe der Begrenzungsfunktionen umfasst den mechanischen Schutz der Zelle, die Erh altung ihrer Form, den Schutz vor der extrazellulären Umgebung. Die Membran spielt aufgrund des Vorhandenseins spezifischer Proteine, Ionenkanäle und Träger bestimmter Substanzen eine Transportgruppe von Funktionen. Zu den kommunikativen Funktionen des Zytolemmas gehört die Rezeptorfunktion. Auf der Oberfläche der Membran befindet sich eine Reihe von Rezeptorkomplexen, durch die die Zelle an den Mechanismen der humoralen Informationsübertragung teilnimmt. Wichtig ist aber auch, dass das Plasmolemma nicht nur die Zelle, sondern auch einige ihrer Membranorganellen umgibt. Sie spielt darin die gleiche Rolle wie bei der ganzen Zelle.
Sperrfunktion
Barrierefunktionen der Plasmamembran sind vielfältig. Es schützt das Zellmilieu mit der vorherrschenden Chemikalienkonzentration vor dessen Veränderung. Diffusion tritt in Lösungen auf, dh Selbstausgleich der Konzentration zwischen Medien mit unterschiedlichen Geh alten bestimmter Substanzen in ihnen. Das Plasmalemma blockiert lediglich die Diffusion, indem es den Flüssigkeits- und Ionenfluss in jede Richtung verhindert. Somit begrenzt die Membran das Zytoplasma mit einer bestimmten Konzentration an Elektrolyten aus der perizellulären Umgebung.
Die zweite Manifestation der Barrierefunktion der Plasmamembran ist der Schutz vor stark sauren und stark alkalischen Umgebungen. Plasmamembran aufgebautso dass die hydrophoben Enden der Lipidmoleküle nach außen zeigen. Daher wird häufig zwischen intrazellulären und extrazellulären Umgebungen mit unterschiedlichen pH-Werten unterschieden. Es ist essentiell für das Zellleben.
Barrierefunktion von Organellenmembranen
Auch die Barrierefunktionen der Plasmamembran sind unterschiedlich, da sie von ihrer Lage abhängen. Insbesondere das Karyolemma, dh die Lipiddoppelschicht des Zellkerns, schützt ihn vor mechanischer Beschädigung und trennt die Kernumgebung von der zytoplasmatischen. Darüber hinaus wird angenommen, dass das Karyolemma untrennbar mit der Membran des endoplasmatischen Retikulums verbunden ist. Daher wird das gesamte System als ein einziger Aufbewahrungsort von Erbinformationen, ein Proteinsynthesesystem und ein Cluster posttranslationaler Modifikation von Proteinmolekülen betrachtet. Die Membran des endoplasmatischen Retikulums ist notwendig, um die Form der intrazellulären Transportkanäle aufrechtzuerh alten, durch die sich Protein-, Lipid- und Kohlenhydratmoleküle bewegen.
Die Mitochondrienmembran schützt die Mitochondrien, während die Plastidenmembran die Chloroplasten schützt. Die lysosomale Membran spielt auch die Rolle einer Barriere: Im Inneren des Lysosoms gibt es ein aggressives pH-Milieu und reaktive Sauerstoffspezies, die die Strukturen im Inneren der Zelle beschädigen können, wenn sie dort eindringen. Die Membran hingegen ist eine universelle Barriere, die sowohl den Lysosomen ermöglicht, feste Partikel zu „verdauen“, als auch den Wirkungsort von Enzymen begrenzt.
Mechanische Funktion der Plasmamembran
Mechanische Funktionen der Plasmamembran sind ebenfalls heterogen. Erstens unterstützt die Plasmamembranzellulare Form. Zweitens schränkt es die Verformbarkeit der Zelle ein, verhindert aber nicht die Form- und Fließfähigkeitsänderung. In diesem Fall ist auch die Verstärkung der Membran möglich. Dies geschieht aufgrund der Bildung der Zellwand durch Protisten, Bakterien, Pflanzen und Pilze. Bei Tieren, einschließlich der menschlichen Spezies, ist die Zellwand die einfachste und wird nur durch die Glykokalyx repräsentiert.
Bei Bakterien ist es Glykoprotein, bei Pflanzen Zellulose, bei Pilzen Chitin. Kieselalgen bauen sogar Kieselsäure (Siliziumoxid) in ihre Zellwand ein, was die Festigkeit und mechanische Widerstandsfähigkeit der Zelle erheblich erhöht. Und dafür braucht jeder Organismus eine Zellwand. Und das Plasmolemma selbst hat eine viel geringere Festigkeit als eine Schicht aus Proteoglykanen, Zellulose oder Chitin. Es besteht kein Zweifel, dass das Zytolemma eine mechanische Rolle spielt.
Außerdem ermöglichen die mechanischen Funktionen der Plasmamembran Mitochondrien, Chloroplasten, Lysosomen, dem Zellkern und dem endoplasmatischen Retikulum, innerhalb der Zelle zu funktionieren und sich vor unterschwelligen Schäden zu schützen. Dies ist typisch für jede Zelle, die diese Membranorganellen besitzt. Darüber hinaus weist die Plasmamembran zytoplasmatische Auswüchse auf, durch die interzelluläre Kontakte geschaffen werden. Dies ist ein Beispiel für die Umsetzung der mechanischen Funktion der Plasmamembran. Die Schutzfunktion der Membran wird auch durch die natürliche Widerstandsfähigkeit und Fließfähigkeit der Lipiddoppelschicht gewährleistet.
Kommunikative Funktion der Zytoplasmamembran
Transport und Rezeption gehören zu den kommunikativen Funktionen. Diesebeide Qualitäten sind charakteristisch für die Plasmamembran und das Karyolemma. Die Membran von Organellen hat nicht immer Rezeptoren oder ist von Transportkanälen durchdrungen, aber das Karyolemma und das Cytolemma haben diese Formationen. Durch sie werden diese kommunikativen Funktionen implementiert.
Transport wird durch zwei mögliche Mechanismen realisiert: mit Energieaufwand, also aktiv, und ohne Aufwand, durch einfache Diffusion. Die Zelle kann Stoffe aber auch durch Phagozytose oder Pinozytose transportieren. Dies wird realisiert, indem eine Wolke aus flüssigen oder festen Partikeln durch Vorsprünge des Zytoplasmas eingefangen wird. Dann fängt die Zelle wie mit ihren Händen ein Partikel oder einen Flüssigkeitstropfen ein, zieht es ein und bildet eine zytoplasmatische Schicht um es herum.
Aktiver Transport, Diffusion
Aktiver Transport ist ein Beispiel für die selektive Aufnahme von Elektrolyten oder Nährstoffen. Durch bestimmte Kanäle, die durch Proteinmoleküle dargestellt werden, die aus mehreren Untereinheiten bestehen, dringt eine Substanz oder ein hydratisiertes Ion in das Zytoplasma ein. Ionen verändern Potentiale und Nährstoffe werden in Stoffwechselkreisläufe eingebaut. Und all diese Funktionen der Plasmamembran in der Zelle tragen aktiv zu ihrem Wachstum und ihrer Entwicklung bei.
Fettlöslichkeit
Hochdifferenzierte Zellen wie Nerven-, Hormon- oder Muskelzellen nutzen diese Ionenkanäle, um Ruhe- und Aktionspotentiale zu erzeugen. Es wird aufgrund des osmotischen und elektrochemischen Unterschieds gebildet, und das Gewebe gewinnt die Fähigkeit, sich zusammenzuziehen,einen Impuls erzeugen oder weiterleiten, auf Signale reagieren oder diese weiterleiten. Dies ist ein wichtiger Mechanismus für den Informationsaustausch zwischen Zellen, der der nervösen Regulation der Funktionen des gesamten Organismus zugrunde liegt. Diese Funktionen der Plasmamembran einer tierischen Zelle sorgen für die Regulation der Lebenstätigkeit, den Schutz und die Bewegung des gesamten Organismus.
Manche Substanzen können sogar die Membran durchdringen, aber das ist nur typisch für Moleküle lipophiler fettlöslicher Moleküle. Sie lösen sich einfach in der Doppelschicht der Membran auf und gelangen leicht in das Zytoplasma. Dieser Transportmechanismus ist typisch für Steroidhormone. Und die Hormone der Peptidstruktur können die Membran nicht durchdringen, obwohl sie auch Informationen an die Zelle übermitteln. Dies wird durch das Vorhandensein von Rezeptormolekülen (integrale Moleküle) auf der Oberfläche des Plasmalemmas erreicht. Die damit verbundenen biochemischen Mechanismen der Signalübertragung zum Kern bilden zusammen mit dem Mechanismus der direkten Penetration von Lipidsubstanzen durch die Membran ein einfacheres System der humoralen Regulation. Und all diese Funktionen der integralen Proteine der Plasmamembran werden nicht nur von einer Zelle, sondern vom ganzen Organismus benötigt.
Funktionstabelle der Zytoplasmamembran
Die anschaulichste Art, die Funktionen der Plasmamembran hervorzuheben, ist eine Tabelle, die ihre biologische Rolle für die Zelle als Ganzes angibt.
| Struktur | Funktion | Biologische Rolle |
| zytoplasmatische Membran in Form einer Lipiddoppelschicht mitaußenliegende hydrophobe Enden, ausgestattet mit Rezeptorkomplexen aus Integral- und Oberflächenproteinen | Mechanisch | Erhält die Zellform, schützt vor mechanischen unterschwelligen Effekten, bewahrt die Zellintegrität |
| Transport | Transportiert Flüssigkeitströpfchen, feste Partikel, Makromoleküle und hydratisierte Ionen mit oder ohne Energieaufwand in die Zelle | |
| Rezeptor | Auf seiner Oberfläche befinden sich Rezeptormoleküle, die der Übermittlung von Informationen an den Zellkern dienen | |
| Klebstoff | Durch Ausstülpungen des Zytoplasmas bilden benachbarte Zellen Kontakte untereinander | |
| Elektrogen | Bietet Bedingungen für die Erzeugung von Aktionspotential und Ruhepotential von erregbaren Geweben |
Diese Tabelle zeigt deutlich, welche Funktionen die Plasmamembran erfüllt. Diese Rolle spielt jedoch nur die Zellmembran, also die Lipiddoppelschicht, die die gesamte Zelle umgibt. Darin befinden sich Organellen, die auch Membranen haben. Ihre Rollen sollten umrissen werden.
Funktionen der Plasmamembran: Schema
Die folgenden Organellen unterscheiden sich durch das Vorhandensein von Membranen in der Zelle: Zellkern, raues und glattes endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Komplex, Mitochondrien, Chloroplasten, Lysosomen. In jedemBei diesen Organellen spielt die Membran eine entscheidende Rolle. Sie können es am Beispiel eines tabellarischen Schemas betrachten.
| Organellen und Membran | Funktion | Biologische Rolle |
| Kern, Kernmembran | Mechanisch | Mechanische Funktionen der Plasmamembran des Zytoplasmas des Kerns ermöglichen es ihm, seine Form beizubeh alten und das Auftreten von Strukturschäden zu verhindern |
| Barriere | Trennung von Nukleoplasma und Zytoplasma | |
| Transport | Es hat Transportporen für den Austritt von Ribosomen und Boten-RNA aus dem Zellkern und den Eintritt von Nährstoffen, Aminosäuren und stickstoffh altigen Basen ins Innere | |
| Mitochondrium, Mitochondrienmembran | Mechanisch | Erh altung der Form der Mitochondrien, Vermeidung mechanischer Schäden |
| Transport | Ionen und Energieträger werden durch die Membran transportiert | |
| Elektrogen | Sorgt für die Erzeugung des Transmembranpotentials, das die Grundlage der Energieerzeugung in der Zelle ist | |
| Chloroplasten, Plastidenmembran | Mechanisch | Unterstützt die Form der Plastiden, verhindert deren mechanische Beschädigung |
| Transport | Sorgt für den Transport von Stoffen | |
| Endoplasmatisches Retikulum, Membran des Netzwerks | Mechanische und umgebungsbildende | Sorgt für das Vorhandensein eines Hohlraums, in dem die Prozesse der Proteinsynthese und ihre posttranslationale Modifikation stattfinden |
| Golgi-Apparat, Membran von Bläschen und Zisternen | Mechanische und umgebungsbildende | Rolle siehe oben |
| Lysosomen, lysosomale Membran |
Mechanisch Barriere |
Bewahrung der Form des Lysosoms, Verhinderung mechanischer Schäden und der Freisetzung von Enzymen in das Zytoplasma, Begrenzung von lytischen Komplexen |
Tierische Zellmembranen
Das sind die Funktionen der Plasmamembran in der Zelle, wo sie für jedes Organell eine wichtige Rolle spielt. Darüber hinaus sollten mehrere Funktionen zu einer kombiniert werden - zu einer schützenden. Insbesondere werden Barriere- und mechanische Funktionen zu einer Schutzfunktion kombiniert. Darüber hinaus sind die Funktionen der Plasmamembran in einer Pflanzenzelle fast identisch mit denen in einer Tier- und Bakterienzelle.
Die tierische Zelle ist die komplexeste und höchst differenzierteste. Hier befinden sich viel mehr integrale, semi-integrale und Oberflächenproteine. Generell ist der Membranaufbau bei Vielzellern immer komplexer als bei Einzellern. Und welche Funktionen die Plasmamembran einer bestimmten Zelle ausführt, bestimmt, ob sie als epithelial, konnektiv oder klassifiziert wirderregbares Gewebe.
