Die Funktion der Zellmembran – leicht erklärt

Erst durch die im zwanzigsten Jahrhundert entwickelten Elektronenmikroskope begann man, zu verstehen, wie komplex Zellen, die kleinsten Einheiten des Lebens, tatsächlich aufgebaut sind. Die faszinierend hohe Komplexität der Vorgänge in einer Zelle lässt nicht wenige renommierte Forscher sogar an Darwins Theorien zur Entstehung des Lebens zweifeln. Ein Referat über die Funktionen der Zellmembran können Sie folgendermaßen aufbauen:

Wichtige Informationen über die Zellmembran

Beginnen Sie Ihren Vortrag mit grundlegenden Informationen, die für das Verständnis der Funktionen von Zellmembranen unerlässlich sind.

• Gehen Sie zunächst auf den Aufbau der Zellmembran ein: Alle tierischen und menschlichen Zellen werden durch eine Membran geschützt, deren Durchmesser lediglich zwischen sechs bis zehn Nanometer (millionstel Millimeter) beträgt (mit Lichtmikroskopen sind sie nicht zu erkennen). Ihr Grundgerüst besteht aus einer doppelten Lipid-Schicht (Fettmoleküle), in welche Proteine integriert sind. An der Außen- und Innenseite der Zellmembran ragen Kohlehydrate (Verbindungen aus den chemischen Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff) heraus, viele sind an Proteine angebunden.

• Beschreiben Sie nun das Grundgerüst der Zellmembran: Die meisten Lipide der Zellmembran stoßen an ihren nach außen bzw. innen gerichteten Kopfenden Fett ab und ziehen Wasser an (hydrophil), die sich in der Mitte der Membran gegenüberliegenden Schwanzenden stoßen dagegen Wasser ab (hydrophob) und ziehen Fett an. Auf beiden Seiten der Zellmembran befinden sich wässrige Lösungen.

• Danach informieren Sie Ihre Zuhörer über die Proteine: Ein Teil der Proteine ist in die Membran eingebettet (integrale Membranproteine), andere liegen an den Außenseiten an (periphere Membranproteine). Einige der Transmembranproteine, welche sich über den gesamten Durchmesser der Membran erstrecken, bilden feine Kanäle, durch die Moleküle in die Zelle hinein oder aus dieser heraus gelangen können (Tunnelproteine).

• Wenden Sie sich nun den Transportvorgängen zu: Zellmembranen sind semipermeabel (teilweise durchlässig), genauer: selektiv permeabel. Nur ausgewählte Stoffe können die Zellmembran passieren. Diese Funktion der Zellmembran realisiert sich überwiegend durch Diffusion bzw. Osmose. Diffusion ist ein grundlegender natürlicher Vorgang: Die Teilchen eines Stoffes versuchen stets, sich gleichmäßig in dem sie enthaltenden System zu verteilen. Der Begriff Osmose bezeichnet die Diffusion durch eine semipermeable Membran. Wasser zum Beispiel durchdringt die Zellmembran ohne Weiteres, viele Stoffe können jedoch nicht hindurch.  

• Ein weiterer wichtiger Aspekt Ihrer Erklärung ist die Unterscheidung zwischen passiven und aktiven Transportvorgängen: Die Diffusion bzw. Osmose zählt zu den passiven Transportvorgängen in der Zellmembran, die benötigte Energie entsteht durch das elektrochemische Konzentrationsgefälle der Substanzen. Für aktive Transportvorgänge (entgegen dem Konzentrationsgefälle) wird chemische Energie der zelleigenen Substanz Adenosintriphosphat (ATP) aufgewendet.

• Ein Beispiel für aktiven Transport sind die Natrium-Kalium-Pumpen (ein Carrier-Protein), welche positiv geladene Natrium-Ionen aus der Zelle heraus und negativ geladene Kalium-Ionen in die Zelle hinein transportieren. Hierdurch entsteht ein elektrisches Potenzial (Spannungsgefälle), das Ruhepotenzial. Dieses ist die energetische Basis für das Zusammenwirken der Zellen. Informationen übertragen sich durch Aktionspotenziale, Veränderungen des Ruhepotenzials.

Die Funktion der Membran einer Zelle  

Nun können Sie die wichtigsten Funktionen der Zellmembran kurz und bündig zusammenfassen. Bei Rückfragen greifen Sie auf die obigen Erläuterungen zurück.

• Beginnen Sie mit der Schutz-Funktion: Die Zellmembran schützt die komplexen Strukturen und Vorgänge innerhalb der Zelle vor Auflösungserscheinungen und andersartigen vernichtenden Störungen.

• Als Nächstes erwähnen Sie die Transport-Funktion: Die Zellmembran reguliert den Stoffwechsel des Organismus, indem sie bestimmte Substanzen passieren lässt und andere abweist.

• Drittens gehen Sie auf die Kommunikations-Funktion ein: Die Zellmembran bildet ein elektrisches Ladungsgefälle aus, das Ruhepotenzial. Die elektrochemische Kommunikation mit anderen Zellen realisiert sich durch Veränderungen des Ruhepotenzials, die Aktionspotenziale. Beispiele: Gehirnzellen senden elektrische Signale an andere Gehirnzellen; Botenstoffe werden übermittelt.

• Vergessen Sie nicht zu erwähnen, dass menschliche Körperzellen in hohem Maß spezialisiert sind: Die spezifische Funktion der Zellmembran beispielsweise einer Hautzelle reguliert sich über tausende Rezeptoren.

Zellmembranen sind eine der Grundvoraussetzungen für das tierische und menschliche Leben auf der Erde. Pflanzenzellen werden von einer sogenannten Zellwand umgeben.