Alle Zellen sind von einer Zellmembran umgeben, die eine Barriere zwischen der Zelle und ihrer Umgebung bildet. Diese Membran wird oft als Phospholipid-Doppelschicht bezeichnet. Wie der Name schon sagt, besteht eine Phospholipid-Doppelschicht aus zwei Schichten von Lipiden. Die Fluidität dieser Membran muss innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden, damit die Zelle ordnungsgemäß funktionieren kann. Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die Fluidität der Membran beeinflussen. Bevor wir uns mit diesen Faktoren befassen, lassen Sie uns mit einem kurzen Überblick über die Struktur der Doppelschicht beginnen.
Die Phospholipid-Doppelschicht besteht aus zwei Schichten von Lipiden. Jedes Lipid enthält einen hydrophoben (wasserabweisenden) Schwanz und einen hydrophilen (wasseranziehenden) Kopf. Die Lipide bilden eine Doppelschicht, wobei die hydrophoben Schwänze dem Inneren der Doppelschicht zugewandt sind und einen hydrophoben Bereich bilden, der zum Teil durch intermolekulare Kräfte zwischen den Schwänzen zusammengehalten wird. Die hydrophilen Köpfe bilden auf beiden Seiten der Doppelschicht einen hydrophilen Bereich, der mit den wasserreichen Umgebungen auf beiden Seiten der Doppelschicht in Wechselwirkung treten kann.
Die Länge des Fettsäureschwanzes
Die Länge des Fettsäureschwanzes wirkt sich auf die Fluidität der Membran aus. Das liegt daran, dass die intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den Phospholipidschwänzen der Membran Steifigkeit verleihen. Je länger die Phospholipidschwänze sind, desto mehr Wechselwirkungen zwischen den Schwänzen sind möglich und desto weniger fließfähig ist die Membran.
Temperatur
Mit steigender Temperatur nimmt auch die Fließfähigkeit der Phospholipiddoppelschicht ab. Bei niedrigeren Temperaturen haben die Phospholipide in der Doppelschicht weniger kinetische Energie und lagern sich enger aneinander, wodurch die intermolekularen Wechselwirkungen zunehmen und die Fließfähigkeit der Membran abnimmt. Bei hohen Temperaturen findet der umgekehrte Prozess statt, die Phospholipide haben genug kinetische Energie, um die intermolekularen Kräfte zu überwinden, die die Membran zusammenhalten, was die Membranfluidität erhöht.
Cholesteringehalt der Doppelschicht
Cholesterin hat eine etwas kompliziertere Beziehung zur Membranfluidität. Man kann es sich als Puffer vorstellen, der dazu beiträgt, dass die Membranfluidität bei hohen und niedrigen Temperaturen nicht zu hoch oder zu niedrig wird.
Bei niedrigen Temperaturen neigen die Phospholipide dazu, sich zusammenzuballen, aber die Steroide in der Phospholipiddoppelschicht füllen die Zwischenräume zwischen den Phospholipiden, wodurch ihre intermolekularen Wechselwirkungen gestört werden und die Fluidität zunimmt.
Bei hohen Temperaturen sind die Phospholipide weiter voneinander entfernt. In diesem Fall hat das Cholesterin in der Membran den gegenteiligen Effekt und zieht die Phospholipide zusammen, wodurch die intermolekularen Kräfte zunehmen und die Fließfähigkeit abnimmt.
4. Der Sättigungsgrad der Fettsäureschwänze
Phospholipidschwänze können gesättigt oder ungesättigt sein. Die Begriffe gesättigt und ungesättigt beziehen sich darauf, ob Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffen in den Fettsäureschwänzen vorhanden sind oder nicht. Gesättigte Schwänze weisen keine Doppelbindungen auf und haben daher gerade, nicht geknickte Schwänze. Ungesättigte Schwänze haben Doppelbindungen und daher krumme, geknickte Schwänze.
Wie Sie oben sehen können, sind die Schwänze gesättigter Fettsäuren so angeordnet, dass die Wechselwirkungen zwischen den Schwänzen maximiert werden. Diese Wechselwirkungen verringern die Fließfähigkeit der Doppelschicht. Ungesättigte Fettsäuren hingegen haben mehr Abstand zwischen den Schwänzen und damit weniger intermolekulare Wechselwirkungen und mehr Membranfluidität.
Zusammenfassend!
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