Elementarmembran - was ist das?

Zellen und ihre Membranen

• Membranen sind Bau- und Funktionselemente aller Zellen, die als eine Art dünne Häutchen die Zellen nach außen abgrenzen und sie in ihrem Inneren unterteilen. Eine Zellmembran besteht aus Lipiden und Proteinen und steuert den Stoffaustausch mit der Umgebung. Die inneren Membranen einer Zelle sorgen für die Kompartimentierung. Damit werden unterschiedliche Milieus und Reaktionsräume in der Zelle geschaffen und gleichzeitig die innere Oberfläche vergrößert.
• Die Membranen einer Zelle werden auch Biomembranen genannt - im Gegensatz zu künstlichen Membranen, die sich aus bimolekularen Lipidschichten mit eingelagerten Proteinen herstellen lassen. Letztere dienen als Modellmembranen zur Untersuchung von Stofftransporten.

Der Aufbau von Elementarmembranen

• Biomembranen haben einen recht einheitlichen Grundbauplan und werden deshalb auch unter dem Begriff Elementarmembranen zusammengefasst. So beträgt ihre Dicke 5 bis 10 nm (Nanometer:1 nm = 10^-9 m). Im Lichtmikroskop kann man sie nur als dünnes, unstrukturiertes Häutchen erkennen. Das Elektronenmikroskop, das eine viel größere Auflösung hat, zeigt dann drei Lagen, zwei dunkle, die durch eine hellere getrennt sind.
• Die Lipide haben als Molekül einen Wasser liebenden Kopf und einen Wasser abweisenden Schwanz. In der Elementarmembran ordnen sich die Kopfteile nebeneinander an und ragen in die wässrige Umgebung hinein. Die Schwanzteile werden vom Wasser abgeschirmt. So entsteht eine Lipid-Doppelschicht, bei der die Wasser liebenden (hydrophilen) Kopfteile die Grenze sowohl nach innen in Richtung Zelle als auch nach außen darstellen.
• Die beiden hydrophilen äußeren Schichten sind unter dem Elektronenmikroskop dunkel, da sie die Strahlung absorbieren. Die mittlere, Wasser abstoßende Schicht ist jedoch hell, da die Elektronen sie nahezu ungehindert passieren können. 
• In diese Doppelschicht sind dann die Proteine eingelagert und durchspannen die gesamte Membran bzw. ragen ein Stückchen in sie hinein.
• Die Elementarmembran wird durch ihre Wasser abweisende Wirkung zusammengehalten. Diese ist jedoch nur schwach. Deshalb stellen Membranen keine starren Gebilde dar. Die einzelnen Biomembranen unterscheiden sich nur hinsichtlich des Proteinanteils in ihrer Zusammensetzung.