Bilayer / Biomembranen

Wissenschaft Biologie
#1

Ich habe da mal ne Frage :smile:

Membranen sind ja aus Phospholipide aufgebaut, die gleichzeitig hydrophil und hydrophob sind.
Warum ordnen die sich dann aber in der „Außenschicht“ einer Zelle im Gewebeverbund als Bilayer an?

Das das innere einer Zelle aus Teilen von Wasser besteht, weiß ich. Demnach richten sich die hydrophilen Köpfe schon mal zu dieser Seite hin.

Aber was befindet sich außerhalb einer Zelle? Denn nach meiner Vorstellung befinden sich zwischen Zellen, die in einem geschlossenen Verbund bestehen, so eng beieinander, das so gut wie keine Zellzwischenräume entstehen. Ein Austausch wird über Zellkontakte (Gürteldesmosomen, Plaquedesmosomen etc.) hergestellt.

Dazwischen müsste sich dann ja eine wässrige Phase befinden. Ist dem so?

Denkbar wäre es, denkt man nur an den apoplastischen Transport von Wasser in Wurzeln. Aber es wird ja schließlich nicht immer Wasser durch die Zellzwischenräume transportiert.

Bei pflanzlichen Zellen wird das für mich noch unverständlicher, denn die Plasmamembran schließt ja unmittelbar an die sekundäre Zellwand an. Laut „Nultsch“ besteht diese hauptsächlich aus Cellulosanen und Proteinen. Von Wasser keine Rede…
Warum ordnen sich dann dort die Phospholipde als bilayer an???

#2

Hallo Dj, Bilayer heißt Doppelmembran. Hydrophil zum Plasma der Zelle, dann zweimal hydrophob im Inneren der Doppelschicht und wieder hydrophil nach Außen. Die Zellen stoßen ja nicht wasserdicht aneinander, sie müssen ja versorgt und entsorgt werden. Sie hängen über Gap-junktions und Tight-junctions zusammen. Gruß, eck.

#3

Du kannst es dir etwa so vorstellen: In der Zelle is Wasser, also gehen die kleinen hydrophilen Köpfchen der Lipide dahin, bis die Oberfläche der Zelle umschlossen ist. Die Zellmembran besteht aber doppelt so viele Lipiden, wie auf ihre Oberfläche passen. Also muss sich eine zweite Schicht bliden und jetzt tritt der selbe Effekt ein, wie wenn du versuchst, Wasser mit Benzin zu mischen. Die hydrohilen Köpfchen der zweiten Schicht können mir dem hydrophoben Teil der ersten Schicht „nix anfangen“.
Deswegen drehen sie sich einfach um. So kommen die hydrophoben Teile beider Schichten zusammen und es entstehen entsprechende Wechselwirkungen wie die Van-der-Waals Kräfte. Die sind sowas ähnliches wie Wasserstoffbrückenbindungen, wenn auch sehr, sehr viel schwächer, aber es reicht, um die beiden Schichten zusammenzuhalten.
Da ist es dann ganz egal, was letzten Endes um die Zelle rum passiert.

Liebe Grüße
Nin-Si

PS: Ich habe letztes Jahr ganz genau die selbe Frage im Biounterricht gestellt!

#4

Hallo,
vorweg: tierische Zellen sind je nach Gewebetyp und Aufgabe dichter oder weniger dicht gepackt. In allen Fällen findet sich zwischen den Zellen eines Gewebes ein wasserhaltiger Interzellularraum. Ein Hauptbestandteil dieses Interzellularraumes ist die extrazelluläre Matrix. Die Komponenten der extrazellulären Matrix erfüllen zum einen Stütz- und Strukturfunktionen (Kollagen u.a.), haben aber auch noch zahlreiche weitere Aufgaben.
Der Interzellularraum dient des weiteren der Stoffverteilung. Nicht jede Zelle hat einen direkten Anschluss an den Blutkreislauf.

Kommen wir zu den Zell-Zell Verbindungen. Diese sind, wie du schon ausgeführt hast, zahlreich und bestehen meines Wissens nach überwiegend aus integralen Memranproteinen. Ohne auf ihre Funktion einzugehen rücken diese, vereinfacht ausgedrückt, Zellmembranen zweier Zellen näher zusammen, führen aber keineswegs zu einem direkten Kontakt von Plasmamembranen. Im Fall von Tight junctions etwa verbleibt ein Raum von einigen nm zwischen den Plasmamembranen. Diese Zwischenräume bleiben weiterhin flüssigkeitsgefüllt. Die Außenseiten der Plasmamembranen grenzen also stets an wässriges Milieu.

Die pflanzliche Zellwand als Äquivalent zur tierischen extrazellulären Matrix sollte nach meinem Verständnis ebenfalls einen Wasseranteil besitzen.

Ich hoffe dir damit geholfen zu haben

Liebe Grüße

Paramecium

#5

Hallo!
Vielen Dank für die Antworten. Ich nehme als Antwort mit:

  1. Es gibt immer einen extrazellulären Raum zwischen den Zellen
  2. Dieser enthält immer auch Wasser
  3. Die Zellwand enthält vermutlich auch Wasser

@ Nin-SI

PS: Ich habe letztes Jahr ganz genau die selbe Frage im
Biounterricht gestellt!

) Und mir wurde diese Frage als Lehrer gestellt!

Allerdings finde ich deine Begründung nicht ganz schlüssig. Außer evtl. aus evolutionärer Sicht. Da sich Zellen nur aus bereits vorhandenen Zellen bilden können, gibt es meiner Ansicht nach die Situation, von der du gesprochen hast, nicht (das sich die Lipide als Monolayer um das Cytoplasma legen). Vielmehr werden bei der Mitose die Bestandteile der Membran vervielfacht hergestellt, sodass sich sich schließlich teilen bzw. genauer gesagt verdoppeln kann.

LG und Danke an alle!
DJ