Advent, Advent, 1 Monat weihnachtliche Laufzeit geschenkt.

Nicht bis zur Bescherung warten, Aktion nur gültig bis zum 18.12.2016!

Textversion des Videos

Transkript Biomembran – historische und aktuelle Modellvostellungen

Hallo! Wie man sich heute eine Biomembran vorstellt, weißt du sicher. Aber hast du auch eine Idee, wie man sich früher Biomembranen vorstellte und wie man zu dem heutigen Modell von Biomembranen gelangte?

Das möchte ich dir in diesem Video erklären und dir dabei verschiedene historische Modellvorstellungen der Biomembran zeigen. Dabei wirst du sehen, wie sich z.B. Langmuir zu Beginn des 20. Jahrhunderts oder Danielli und Davson Mitte des 20. Jahrhunderts eine Biomembran vorstellten. Auch werde ich dir die späteren Modelle von Singer und Nicolson und Frye und Edidin zeigen, die heute noch weitestgehend gültig sind.

Overton

Schon am Ende des 19. Jahrhunderts nahm der englische Biologe Overton an, dass eine Biomembran aus Lipiden besteht. Er hatte beobachtet, dass lipophile, also fettlösliche, Stoffe viel besser in eine Zelle gelangen können als hydrophile, also wasserlösliche, Stoffe.

Langmuir

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts, genauer im Jahr 1917, stellte der amerikanische Chemiker Langmuir weitere Vermutungen zur Biomembran an. Er verwendete Phospholipide, die, wie du sicher weißt, aus einem hydrophilen, also polaren, Kopf und einem lipophilen, also unpolaren, Schwanz-Teil bestehen.

Langmuir vermutete, dass diese auf einer Wasseroberfläche schwimmen, wobei der hydrophile Teil dem Wasser zugewandt ist und der lipophile Teil aus dem Wasser heraus ragt. Er stellte auf diese Weise künstliche Phospholipidmembranen her.

Gorter und Grendel

Die niederländischen Wissenschaftler Gorter und Grendel erweiterten das Modell. Sie hatten den Gehalt an Phospholipiden in roten Blutkörperchen gemessen und schlossen darauf hin auf eine Lipiddoppelschicht als Zellmembran.

In ihrem Modell sind die Phospholipide so angeordnet, dass die liphophilen Teile der Moleküle im Inneren der Membran aneinander gelagert sind, während die hydrophilen Teile der Moleküle nach Außen zeigen. Man spricht bei diesem Modell auch vom Bilayer-Modell. In diesem Modell wurde der hohe Proteinanteil einer Biomembran allerdings noch nicht berücksichtigt.

Davson und Danielli

Das geschah erst Mitte des 20. Jahrhunderts. Denn in den 1950er Jahren erweiterten die Forscher Davson und Danielli das Bilayer-Modell zum so genannten Sandwich-Modell. Dieses besagt, dass die Lipid-Doppelschicht beidseitig von einer starren Proteinschicht bedeckt ist. Auch die ersten Aufnahmen mit Elektronenmikroskopen unterstützten dieses Modell, so dass das Sandwich-Modell viele Jahre Bestand hatte.

Singer und Nicolson

In der Zwischenzeit wurden weitere Experimente gemacht und das Sandwich-Modell konnte zahlreiche Eigenschaften von Membranproteinen nicht erklären.

Daher wurde das Sandwich-Modell von Singer und Nicolson 1972 zum so genannten Flüssig-Mosaik-Modell erweitert. Nach diesem Modell besteht die Biomembran aus einer Lipiddoppelschicht, in die Proteine ein- und angelagert sind. Einige der Membranproteine reichen durch die Membran hindurch und ragen auf beiden Seiten der Membran in das wässrige Milieu hinein.

Andere ragen nur an einer Seite in das wässrige Milieu. Wieder andere sind der Membran nur aufgelagert. Das Flüssig-Mosaik-Modell erklärt damit Beobachtung, dass isolierte Membranproteine gleichzeitig hydro- und auch lipophile Eigenschaften haben können. Das Sandwich-Modell ging dagegen allein von hydrophilen Eigenschaften aus.

Frye und Edidin

Zur gleichen Zeit fanden die Forscher Frye und Edidin heraus, dass die Membran in ständiger Bewegung ist. Die beiden Forscher hatten Experimente mit Farbstoffen gemacht und die Beweglichkeit von Membranproteinen innerhalb der Membran festgestellt.

Du kannst dir die Membran also wie eine zähe Flüssigkeit vorstellen, in der die Proteine schwimmen und sich frei bewegen können. Daher stammt auch der Name Flüssig-Mosaik-Modell für dieses Membranmodell.

Dieses Membranmodell ist noch heute gültig und berücksichtigt die zahlreichen Eigenschaften von Biomembranen und Membranproteinen. Man weiß heute allerdings, dass aufgrund der hohen Konzentration an Proteinmolekülen in der Lipid-Doppelschicht eine Interaktion stattfinden muss. Die Membranproteine beeinflussen sich also untereinander, sodass sie sich nicht völlig ungehindert durch die Membran bewegen können.

Zusammenfassung

Du hast in diesem Video gesehen, wie sich die Modelle der Biomembran mit der Zeit verändert haben: Zu Beginn des 20. Jahrhunderts ging Langmuir von einer einschichtigen Phospolipid-Schicht aus. Gorter und Grendel nahmen eine Lipid-Doppelschicht in ihr Modell von der Biomembran auf.

Davson und Danielli vermuteten, dass die Lipid-Doppelschicht beidseitig von Proteinen bedeckt ist. Die prägten also das Sandwich-Modell. Singer und Nicolson sowie Frye und Edidin erstellten das noch heutige Flüssig-Mosaik-Modell, in welchem Proteine in der Biomembran eingelagert oder angelagert sind. Sie sind außerdem frei beweglich. Tschüss und bis zum nächsten Mal!

Informationen zum Video
4 Kommentare
  1. 4 up on 22 05 16 at 18.12  7

    richtig verständnisvoll

    Von Pema L., vor etwa einem Jahr
  2. Default

    Sehr gutes Video!

    Von Uschi S., vor mehr als einem Jahr
  3. Anna maria

    Halllo,
    das Flüssig-Mosaik-Modell wurde 1972 aufgestellt. Heute spricht man oftmals von einem dynamisch strukturierten Mosaikmodell. Der Grund für diese Formulierung ist, dass in zahlreichen Untersuchungen herausgefunden wurde, dass die Proteine der Biomembran nicht gleichmäßig verteilt vorliegen, sondern, dass es Orte mit höherer oder niedrigerer Konzentration an Proteinen gibt.
    Somit hast du Recht: Das dynamisch strukturierte Modell beschreibt die aktuellen Forschungsergebnisse.

    Von Anna Maria Z., vor etwa 2 Jahren
  4. Default

    Eine kurze Frage: Wir hatten im Unterricht auch das "dynamisch-strukturierte-Mosaikmodell". Ist dieses jetzt das aktuellste oder das "Flüssig-Mosaik-Modell"?

    Von Bs 2012, vor etwa 2 Jahren