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Alle Membranen der Zelle bestehen aus einer Doppelschicht von Lipiden mit polaren Gruppen. Lipide bestehen aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Teil, wobei die hydrophilen Teile die hydrophoben Teile gegen das Wasser abgrenzen. In diese Doppelschicht sind Proteine (Membranproteine) eingelagert. Eine Membran ist kein starres Häutchen, vielmehr bewegen sich die Proteine in den weitgehend flüssigen Lipidschichten wie \"Eisberge im Wasser\". Die Oberflächenspannung gibt der Membran dennoch eine hohe Stabilität. Membranen bilden Schranken für den Durchtritt von Stoffen. Sie ist z. B. durchlässig für Wassermoleküle, hydrophile Moleküle (wasser-lösliche) und Ionen können allerdings nicht durch die Lipid-Doppelschicht hindurchdringen. Für sie gibt es besondere Transport-Vorgänge, die durch die Membranproteine führen. Diese sind zum Teil sehr spezifisch. Transportproteine bilden zum Teil feinste Poren, die durch die Membran hindurchreichen und sich öffnen und schließen können. Andere Transportproteine binden das zu transportierende Teilchen auf der einen Membranseite, bewegen es unter Gestaltveränderung des Proteins durch die Membran hindurch und geben es auf der anderen Seite ab. So erfolgt der Stofftransport zwischen der Zelle und ihrer Umgebung. Zwischen benachbarten Zellen besteht außerdem die Möglichkeit des direkten Transports über Kanäle, wobei zwischen mehreren Proteinmolekülen eine Pore entsteht, die eine Verbindung von Zelle zu Zelle herstellt.
Brownsche Molekularbewegung
Bewegung der Moleküle aufgrund ihrer kinetischen Energie (Wärme) und Kollision mit anderen Molekülen.
Diffusion
Vorgang der Bewegung von Atomen und Molekülen mit dem Ziel (Ergebnis), daß sich im zur Verfügung stehenden Raum gleichmäßig verteilt haben.
Motor: Brownsche Molekularbewegung
Diffusion nur eines Teils des Stoffe einer Lösung im gesamten Raum. Bestimmte Stoffe werden durch Massenbewegung an einer semipermeablen Membran, die Membran aufgehalten. eingeschränkte Diffusion
Osmose
Die Diffusion durch eine semipermeable Membran heißt Osmose. Sie ist zu beobachten, wenn eine wäßrige Lösung hoher Konzentration (z.B. eine Zuckerlösung) durch eine Membran von reinem Wasser getrennt ist und die Membranporen für Wasser leicht, für größere Moleküle dagegen nicht durchlässig sind. Man nennt solche Membranen halbdurchlässig oder semipermeabel (selektiv permeabel).
Diffusion und Osmose gehören zu den passiven Transportvorgängen. Sie benötigen keinerlei Energiezufuhr, da sie infolge eines Konzentrationsgefälles ablaufen.
Der Transport größerer Moleküle geschieht durch den sogenannten aktiven Transport.
Das Cytoplasma ist gegenüber dem Außenmedium negativ geladen. Man bezeichnet diese an eine intakte Zellmembran gebundene Spannung als Membranpotentialdifferenz oder kürzer als Membrabpotential. Membranpotential ruhender Zellen: -50 bis -200 mV.
Jede Zelle ist reizbar , d.h. sie ist fähig auf Veränderungen der Umwelt zu reagieren.
Lipide
Fette sind Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit verschiedenen Fettsäuren. In der langen C-Kette liegen nur C-C- und C-H-Bindungen vor. Diese sind unpolar, daher sind alle längerkettigen Fettsäuren in Wasser unlöslich.
Polare Lipide sind wichtige Bausteine aller biologischen Membranen. Polar heißen sie, weil das eine Molekülende eine Atomgruppe mit polaren Bindungen trägt. Solche Atomgruppen treten mit Wassermolekülen in Wechselwirkung und bilden eine Wasser-(Hydrat-) Hülle um sich, man nennt sie daher hydrophil (wasserliebend).
Die Kohlenwasserstoffketten der Fettsäurereste haben unpolare Bindungen, sie bilden keine Wasserhülle und heißen hydrophop (wassermeidend).
Besonders hoch ist der Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Hierdurch erhalten die biologischen Membranen weitgehend flüssige Beschaffenheit. Je nach Änderung der Membranfestigkeit wird der Stoffdurchtritt erleichtert oder erschwert.
Zu den Lipiden gehören auch Steroide. Sie treten als Membranbausteine auf.
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