5.3: Das Flüssig-Mosaik-Modell

Das Flüssig-Mosaik-Modell wurde zunächst als visuelle Darstellungsmethode für Forschungsbeobachtungen vorgeschlagen. Das Modell umfasst die Zusammensetzung und Dynamik von Membranen und dient als Grundlage für zukünftige membranbezogene Forschungen. Das Modell beschreibt die Struktur der Plasmamembran mit einer Vielzahl von Komponenten, zu denen Phospholipide, Proteine und Kohlenhydrate gehören. Diese integralen Moleküle sind locker gebunden, definieren die Grenze der Zelle und bieten für die optimale Funktionsweise eine gewisse Fließfähigkeit.

Lipide

Die am häufigsten vorkommende Komponente des Flüssig-Mosaik-Modells sind die Lipide. Zu den Lipiden gehören sowohl Phospholipide als auch Cholesterine. Phospholipide sind amphipathisch und haben sowohl hydrophobe als auch hydrophile Bestandteile. Sie bestehen aus einem hydrophilen (wasserliebenden) Kopf und zwei hydrophoben (wasserabweisenden) Fettsäureschwänzen. Die Phospholipide bilden spontan eine Lipid-Doppelschicht, die das Zellinnere von der Außenseite trennt. Die Lipid-Doppelschicht besteht aus den nach innen gerichteten hydrophoben Schwänzen und den hydrophilen Köpfen, die der wässrigen Umgebung innerhalb und außerhalb der Zelle zugewandt sind. Cholesterine sind eine Klasse von Steroiden, die eine Rolle bei der Regulierung der Fließfähigkeit und der Flexibilität der Membran spielen. Die Membranfluidität erleichtert den Transport von spezifischen Molekülen und Ionen durch die Plasmamembran.

Proteine

Der zweite Hauptbestandteil des Mosaik-Modells sind die Proteine. Proteine können unterschiedlich mit der Lipid-Doppelschicht assoziieren. Einige sind beispielsweise vollständig in die Membran integriert, wie sogenannte Integrine, die Transmembranrezeptoren sind und Proteine transportieren, welche Moleküle über die Membranen hinwegbewegen. Solche integrierten Proteine bezeichnet man als Membranproteine. Andere Proteine sind hingegen nur auf der Oberfläche der Zelle oder im Zytosol zu finden. Dazu gehören z.B. Östrogenrezeptoren, die Transmembranrezeptoren sind. Diese Proteine werden als periphere Proteine bezeichnet.

Kohlenhydrate

Die letzte Komponente des Flüssig-Mosaik-Modells sind die Kohlenhydrate. Diese befinden sich auf der äußeren Oberfläche der Membran, wo sie an Proteine gebunden werden, um Glykoproteine zu bilden oder Glykolipide, wenn sie an Phospholipide gebunden sind. Diese Kohlenhydrat-Komplexe werden als Glykokalyx bezeichnet. Sie bilden die Zuckerschicht der Zelle. Einige Kohlenhydrate spielen im Mosaik auch eine wichtige Rolle als Marker. Sie ermöglichen es den Zellen, zwischen dem Eigenen (Zellen desselben Organismus) und dem Fremden (eindringende fremde Zellen oder Partikel) zu unterscheiden.

Zusammen bilden diese Komponenten die Plasmamembran einer Zelle. Sie hat in der Regel eine Dicke zwischen fünf und zehn Nanometer. Plasmamembranen interagieren mit ihrer Umgebung, um viele wesentliche Prozesse zur Aufrechterhaltung der Zellfunktion und Homöostase durchzuführen.

Das Fluid Mosaic Model zeigt die Struktur der Plasmamembran als eine Vielzahl von Komponenten. Dazu gehören Phospholipide, Proteine und Kohlenhydrate. Diese integralen Moleküle sind getrennt, jedoch lose gebunden, definieren die Zellgrenze und sorgen für Fluidität für eine optimale Funktion.

Sprechen wir über die am häufigsten vorkommenden Lipide. Dazu gehören neben Phospholipiden auch Cholesterin. Phospholipide bestehen aus einem hydrophilen, wasserliebenden Kopf und 2 hydrophoben, wasserfürchtenden Fettsäureschwänzchen, und bilden spontan eine Lipiddoppelschicht.

Durch Anordnen der hydrophoben Schwänzchen nach innen und der hydrophilen Köpfe nach außen, trennt diese Anordnung das Innere der Zelle von der Außenseite. Als nächstes, die zweite Hauptkomponente. Proteine, die sich unterschiedlich mit der Lipiddoppelschicht verbinden können Zum Beispiel sind einige vollständig integriert, wie etwa Integrine, während andere nur auf der Oberfläche oder im Cytosol zu finden sind.

Wie bei Östrogenrezeptoren. Am äußeren Rand befindet sich die letzte Komponente, Kohlenhydrate. Sie können an Proteine binden und Glykoproteine bilden oder an Phospholipide und Glykolipide. Einmal gebunden, werden diese Kohlenhydratkomplexe als Glycocalyx, die Zuckerhülle, bezeichnet. Glycocalyx - Zuckerhülle