Zelle und Zellmembran. Zellmembran: Definition, Funktionen von Membranen, physikalische Eigenschaften

Zelle und Zellmembran.  Zellmembran: Definition, Funktionen von Membranen, physikalische Eigenschaften
Zelle und Zellmembran. Zellmembran: Definition, Funktionen von Membranen, physikalische Eigenschaften

Die Außenseite der Zelle ist mit einer etwa 6–10 nm dicken Plasmamembran (oder äußeren Zellmembran) bedeckt.

Die Zellmembran ist ein dichter Film aus Proteinen und Lipiden (hauptsächlich Phospholipiden). Lipidmoleküle sind geordnet angeordnet – senkrecht zur Oberfläche, in zwei Schichten, sodass ihre Teile, die intensiv mit Wasser interagieren (hydrophil), nach außen gerichtet sind und ihre gegenüber Wasser inerten Teile (hydrophob) nach innen gerichtet sind.

Proteinmoleküle befinden sich in einer nicht durchgehenden Schicht auf der Oberfläche des Lipidgerüsts auf beiden Seiten. Einige von ihnen tauchen in die Lipidschicht ein, andere durchdringen diese und bilden wasserdurchlässige Bereiche. Diese Proteine ​​erfüllen verschiedene Funktionen – einige davon sind Enzyme, andere sind Transportproteine, die an der Übertragung bestimmter Substanzen aus der Umgebung in das Zytoplasma und in die entgegengesetzte Richtung beteiligt sind.

Grundfunktionen der Zellmembran

Eine der Haupteigenschaften biologische Membranen ist selektive Permeabilität (Semipermeabilität)- Einige Substanzen passieren sie nur schwer, andere leicht und sogar in höheren Konzentrationen. Daher ist die Konzentration der Na-Ionen im Inneren der meisten Zellen deutlich niedriger als in der Umgebung. Für K-Ionen ist der umgekehrte Zusammenhang typisch: Ihre Konzentration innerhalb der Zelle ist höher als außerhalb. Daher neigen Na-Ionen immer dazu, in die Zelle einzudringen, und K-Ionen neigen immer dazu, die Zelle zu verlassen. Der Konzentrationsausgleich dieser Ionen wird durch das Vorhandensein eines speziellen Systems in der Membran verhindert, das die Rolle einer Pumpe spielt, die Na-Ionen aus der Zelle und gleichzeitig K-Ionen ins Innere pumpt.

Die Tendenz der Na-Ionen, sich von außen nach innen zu bewegen, wird genutzt, um Zucker und Aminosäuren in die Zelle zu transportieren. Durch die aktive Entfernung von Na-Ionen aus der Zelle werden Bedingungen für den Eintritt von Glukose und Aminosäuren in die Zelle geschaffen.


In vielen Zellen werden Stoffe auch durch Phagozytose und Pinozytose aufgenommen. Bei Phagozytose Die flexible Außenmembran bildet eine kleine Vertiefung, in die das eingefangene Partikel fällt. Diese Vertiefung vergrößert sich und das Partikel taucht, umgeben von einem Abschnitt der Außenmembran, in das Zytoplasma der Zelle ein. Das Phänomen der Phagozytose ist charakteristisch für Amöben und einige andere Protozoen sowie für Leukozyten (Phagozyten). Auf ähnliche Weise nehmen Zellen Flüssigkeiten auf, die für die Zelle notwendige Stoffe enthalten. Dieses Phänomen wurde genannt Pinozytose.

Die Außenmembranen verschiedener Zellen unterscheiden sich bei beiden deutlich chemische Zusammensetzung ihre Proteine ​​und Lipide sowie deren relativer Gehalt. Es sind diese Merkmale, die die Vielfalt der physiologischen Aktivität der Membranen verschiedener Zellen und ihre Rolle im Leben von Zellen und Geweben bestimmen.

Das endoplasmatische Retikulum der Zelle ist mit der Außenmembran verbunden. Mit Hilfe äußerer Membranen werden sie durchgeführt Verschiedene Arten interzelluläre Kontakte, d.h. Kommunikation zwischen einzelnen Zellen.

Viele Zelltypen zeichnen sich durch das Vorhandensein auf ihrer Oberfläche aus große Menge Vorsprünge, Falten, Mikrovilli. Sie tragen sowohl zu einer deutlichen Vergrößerung der Zelloberfläche und einem verbesserten Stoffwechsel bei als auch zu stärkeren Verbindungen zwischen einzelnen Zellen untereinander.

U Pflanzenzellen draußen Zellmembran Es gibt dicke Schalen, die im optischen Mikroskop deutlich sichtbar sind und aus Fasern (Zellulose) bestehen. Sie bilden eine starke Stütze für Pflanzengewebe (Holz).

Einige tierische Zellen verfügen außerdem über eine Reihe äußerer Strukturen, die sich auf der Zellmembran befinden und eine schützende Wirkung haben. Ein Beispiel ist das Chitin der Hautzellen von Insekten.

Funktionen der Zellmembran (kurz)

FunktionBeschreibung
SchutzbarriereTrennt innere Zellorganellen von der äußeren Umgebung
RegulatorischReguliert den Stoffwechsel zwischen dem inneren Inhalt der Zelle und der äußeren Umgebung
Teilen (Kompartimentalisierung)Trennung Innenraum Zellen in unabhängige Blöcke (Kompartimente)
Energie- Energieakkumulation und -umwandlung;
- Lichtreaktionen der Photosynthese in Chloroplasten;
- Absorption und Sekretion.
Rezeptor (informativ)Beteiligt sich an der Bildung der Erregung und ihrer Leitung.
MotorFührt die Bewegung der Zelle oder ihrer einzelnen Teile aus.

Die Zellmembran ist die Struktur, die die Außenseite der Zelle bedeckt. Es wird auch Zytolemma oder Plasmalemma genannt.

Diese Formation besteht aus einer Bilipidschicht (Doppelschicht) mit darin eingebauten Proteinen. Die Kohlenhydrate, aus denen das Plasmalemma besteht, liegen in gebundenem Zustand vor.

So sieht die Verteilung der Hauptbestandteile des Plasmalemmas aus auf die folgende Weise: Mehr als die Hälfte der chemischen Zusammensetzung besteht aus Proteinen, ein Viertel wird von Phospholipiden eingenommen und ein Zehntel ist Cholesterin.

Zellmembran und ihre Typen

Die Zellmembran ist ein dünner Film, dessen Basis aus Schichten von Lipoproteinen und Proteinen besteht.

Je nach Lokalisation werden Membranorganellen unterschieden, die in pflanzlichen und tierischen Zellen einige Merkmale aufweisen:

  • Mitochondrien;
  • Kern;
  • endoplasmatisches Retikulum;
  • Golgi-Komplex;
  • Lysosomen;
  • Chloroplasten (in Pflanzenzellen).

Es gibt auch eine innere und äußere (Plasmolemma-)Zellmembran.

Struktur der Zellmembran

Die Zellmembran enthält Kohlenhydrate, die sie in Form einer Glykokalyx umhüllen. Dabei handelt es sich um eine supramembranäre Struktur, die eine Barrierefunktion übernimmt. Die hier befindlichen Proteine ​​befinden sich in einem freien Zustand. Ungebundene Proteine ​​​​sind an enzymatischen Reaktionen beteiligt und sorgen für den extrazellulären Abbau von Substanzen.

Proteine ​​der Zytoplasmamembran werden durch Glykoproteine ​​dargestellt. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung werden Proteine, die vollständig (über ihre gesamte Länge) in der Lipidschicht eingeschlossen sind, als integrale Proteine ​​​​klassifiziert. Auch peripher und erreicht keine der Oberflächen des Plasmalemmas.

Erstere fungieren als Rezeptoren und binden an Neurotransmitter, Hormone und andere Substanzen. Insertionsproteine ​​sind für den Aufbau von Ionenkanälen notwendig, durch die der Transport von Ionen und hydrophilen Substraten erfolgt. Letztere sind Enzyme, die intrazelluläre Reaktionen katalysieren.

Grundlegende Eigenschaften der Plasmamembran

Die Lipiddoppelschicht verhindert das Eindringen von Wasser. Lipide sind hydrophobe Verbindungen, die in der Zelle durch Phospholipide repräsentiert werden. Die Phosphatgruppe ist nach außen gerichtet und besteht aus zwei Schichten: der äußeren, die auf die extrazelluläre Umgebung gerichtet ist, und der inneren, die den intrazellulären Inhalt abgrenzt.

Wasserlösliche Bereiche werden hydrophile Köpfe genannt. Die Fettsäurestellen werden in Form hydrophober Schwänze in die Zelle geleitet. Der hydrophobe Teil interagiert mit benachbarten Lipiden und sorgt so für deren Bindung aneinander. Die Doppelschicht weist in verschiedenen Bereichen eine selektive Durchlässigkeit auf.

In der Mitte ist die Membran also für Glukose und Harnstoff undurchlässig; hydrophobe Substanzen passieren hier ungehindert: Kohlendioxid, Sauerstoff, Alkohol. Cholesterin ist wichtig; dessen Gehalt bestimmt die Viskosität des Plasmalemmas.

Funktionen der äußeren Zellmembran

Die Eigenschaften der Funktionen sind in der Tabelle kurz aufgeführt:

Membranfunktion Beschreibung
Barriererolle Das Plasmalemma übt eine Schutzfunktion aus und schützt den Zellinhalt vor der Einwirkung von Fremdstoffen. Durch die besondere Organisation von Proteinen, Lipiden und Kohlenhydraten wird die Semipermeabilität des Plasmalemmas gewährleistet.
Rezeptorfunktion Biologisch aktive Substanzen werden durch die Zellmembran aktiviert und binden an Rezeptoren. Somit werden Immunreaktionen durch die Erkennung von Fremdstoffen durch den auf der Zellmembran lokalisierten Zellrezeptorapparat vermittelt.
Transportfunktion Durch das Vorhandensein von Poren im Plasmalemma können Sie den Stofffluss in die Zelle regulieren. Bei Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht erfolgt der Transfervorgang passiv (ohne Energieverbrauch). Der aktive Transport ist mit dem Energieaufwand verbunden, der beim Abbau von Adenosintriphosphat (ATP) freigesetzt wird. Diese Methode findet bei der Übertragung organischer Verbindungen statt.
Beteiligung an Verdauungsprozessen Stoffe lagern sich an der Zellmembran ab (Sorption). Rezeptoren binden an das Substrat und transportieren es in die Zelle. Es bildet sich eine Blase, die frei in der Zelle liegt. Durch die Verschmelzung bilden solche Vesikel Lysosomen mit hydrolytischen Enzymen.
Enzymatische Funktion Enzyme sind wesentliche Bestandteile der intrazellulären Verdauung. Reaktionen, die die Beteiligung von Katalysatoren erfordern, finden unter Beteiligung von Enzymen statt.

Welche Bedeutung hat die Zellmembran?

Aufgrund der hohen Selektivität der in die Zelle ein- und austretenden Substanzen (in der Biologie wird dies als selektive Permeabilität bezeichnet) ist die Zellmembran an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt.

Auswüchse des Plasmalemmas unterteilen die Zelle in Kompartimente (Kompartimente), die für die Durchführung verantwortlich sind bestimmte Funktionen. Speziell entwickelte Membranen, die dem Fluid-Mosaik-Muster entsprechen, gewährleisten die Integrität der Zelle.

Die Zellmembran ist ein ultradünner Film auf der Oberfläche einer Zelle oder eines Zellorganells, der aus einer bimolekularen Lipidschicht mit eingebetteten Proteinen und Polysacchariden besteht.

Membranfunktionen:

  • · Barriere – sorgt für einen regulierten, selektiven, passiven und aktiven Stoffwechsel Umfeld. Beispielsweise schützt die Peroxisomenmembran das Zytoplasma vor für die Zelle gefährlichen Peroxiden. Selektive Permeabilität bedeutet, dass die Permeabilität der Membran für verschiedene Atome oder Moleküle von deren Größe, elektrischer Ladung usw. abhängt chemische Eigenschaften. Die selektive Permeabilität sorgt dafür, dass die Zelle und Zellkompartimente von der Umgebung getrennt und mit den notwendigen Stoffen versorgt werden.
  • · Transport – Der Transport von Substanzen in und aus der Zelle erfolgt durch die Membran. Der Transport durch Membranen gewährleistet: Lieferung Nährstoffe, Entfernung von Stoffwechselendprodukten, Sekretion verschiedener Substanzen, Bildung von Ionengradienten, Aufrechterhaltung eines optimalen pH-Werts und einer optimalen Ionenkonzentration in der Zelle, die für die Funktion zellulärer Enzyme notwendig sind. Partikel, die aus irgendeinem Grund nicht in der Lage sind, die Phospholipid-Doppelschicht zu passieren (z. B. aufgrund hydrophiler Eigenschaften, da die Membran im Inneren hydrophob ist und keine hydrophilen Substanzen durchlässt, oder aufgrund ihrer Größe), aber für die Zelle notwendig sind , können durch spezielle Trägerproteine ​​(Transporter) und Kanalproteine ​​oder durch Endozytose in die Membran eindringen. Beim passiven Transport durchqueren Substanzen die Lipiddoppelschicht ohne Energieaufwand entlang eines Konzentrationsgradienten durch Diffusion. Eine Variante dieses Mechanismus ist die erleichterte Diffusion, bei der ein bestimmtes Molekül einer Substanz dabei hilft, die Membran zu passieren. Dieses Molekül verfügt möglicherweise über einen Kanal, der nur den Durchgang einer Substanzart zulässt. Der aktive Transport erfordert Energie, da er gegen einen Konzentrationsgradienten erfolgt. Auf der Membran befinden sich spezielle Pumpproteine, darunter die ATPase, die aktiv Kaliumionen (K+) in die Zelle hineinpumpt und Natriumionen (Na+) aus ihr herauspumpt.
  • · Matrix – sorgt für eine bestimmte relative Position und Ausrichtung der Membranproteine, deren optimale Interaktion.
  • · mechanisch – gewährleistet die Autonomie der Zelle, ihrer intrazellulären Strukturen sowie die Verbindung mit anderen Zellen (im Gewebe). Spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung der mechanischen Funktion Zellwände und bei Tieren - interzelluläre Substanz.
  • · Energie – während der Photosynthese in Chloroplasten und der Zellatmung in Mitochondrien funktionieren Energieübertragungssysteme in ihren Membranen, an denen auch Proteine ​​beteiligt sind;
  • · Rezeptor – einige Proteine, die sich in der Membran befinden, sind Rezeptoren (Moleküle, mit deren Hilfe die Zelle bestimmte Signale wahrnimmt). Beispielsweise wirken im Blut zirkulierende Hormone nur auf Zielzellen, die über Rezeptoren verfügen, die diesen Hormonen entsprechen. Neurotransmitter (Chemikalien, die für die Weiterleitung von Nervenimpulsen sorgen) binden auch an spezielle Rezeptorproteine ​​in Zielzellen.
  • · enzymatisch – Membranproteine ​​sind oft Enzyme. Beispielsweise enthalten die Plasmamembranen von Darmepithelzellen Verdauungsenzyme.
  • · Umsetzung der Erzeugung und Leitung von Biopotentialen. Mit Hilfe der Membran wird eine konstante Ionenkonzentration in der Zelle aufrechterhalten: Die Konzentration des K + -Ions innerhalb der Zelle ist viel höher als außerhalb, und die Konzentration von Na + ist viel niedriger, was seitdem sehr wichtig ist Dies gewährleistet die Aufrechterhaltung der Potentialdifferenz an der Membran und die Erzeugung eines Nervenimpulses.
  • · Zellmarkierung – auf der Membran befinden sich Antigene, die als Marker fungieren – „Markierungen“, die die Identifizierung der Zelle ermöglichen. Dabei handelt es sich um Glykoproteine ​​(also Proteine ​​mit daran befestigten verzweigten Oligosaccharid-Seitenketten), die die Rolle von „Antennen“ spielen. Aufgrund der unzähligen Konfigurationen der Seitenketten ist es möglich, für jeden Zelltyp einen spezifischen Marker herzustellen. Mit Hilfe von Markern können Zellen andere Zellen erkennen und mit ihnen zusammenarbeiten, beispielsweise bei der Bildung von Organen und Geweben. Dies ermöglicht auch Immunsystem fremde Antigene erkennen.

Einige Proteinmoleküle diffundieren frei in der Ebene der Lipidschicht; Im Normalzustand ändern Teile von Proteinmolekülen, die auf verschiedenen Seiten der Zellmembran austreten, ihre Position nicht.

Die besondere Morphologie der Zellmembranen bestimmt ihre elektrischen Eigenschaften, von denen die Kapazität und die Leitfähigkeit die wichtigsten sind.

Die kapazitiven Eigenschaften werden hauptsächlich durch die Phospholipiddoppelschicht bestimmt, die für hydratisierte Ionen undurchlässig und gleichzeitig dünn genug (ca. 5 nm) ist, um eine effiziente Ladungstrennung und -speicherung sowie eine elektrostatische Wechselwirkung von Kationen und Anionen zu ermöglichen. Darüber hinaus sind die kapazitiven Eigenschaften von Zellmembranen einer der Gründe, die den zeitlichen Verlauf elektrischer Prozesse auf Zellmembranen bestimmen.

Die Leitfähigkeit (g) ist der Kehrwert des elektrischen Widerstands und entspricht dem Verhältnis des gesamten Transmembranstroms für ein bestimmtes Ion zu dem Wert, der seine Transmembranpotentialdifferenz bestimmt.

Kann durch die Phospholipiddoppelschicht diffundieren verschiedene Substanzen, und der Grad der Permeabilität (P), d. h. die Fähigkeit der Zellmembran, diese Stoffe zu passieren, hängt vom Konzentrationsunterschied des diffundierenden Stoffes auf beiden Seiten der Membran, seiner Löslichkeit in Lipiden und den Eigenschaften der Zelle ab Membran. Die Diffusionsgeschwindigkeit geladener Ionen unter konstanten Feldbedingungen in einer Membran wird durch die Mobilität der Ionen, die Dicke der Membran und die Verteilung der Ionen in der Membran bestimmt. Bei Nichtelektrolyten hat die Permeabilität der Membran keinen Einfluss auf deren Leitfähigkeit, da Nichtelektrolyte keine Ladungen transportieren, d. h. sie können keinen elektrischen Strom transportieren.

Die Leitfähigkeit einer Membran ist ein Maß für ihre Ionendurchlässigkeit. Eine Erhöhung der Leitfähigkeit weist auf eine Erhöhung der Anzahl der Ionen hin, die die Membran passieren.

Eine wichtige Eigenschaft biologischer Membranen ist die Fließfähigkeit. Alle Zellmembranen sind bewegliche Flüssigkeitsstrukturen: Die meisten ihrer Lipid- und Proteinmoleküle sind in der Lage, sich recht schnell in der Membranebene zu bewegen

Zellmembran- Dies ist die Zellmembran, die folgende Funktionen erfüllt: Trennung des Zellinhalts und der äußeren Umgebung, selektiver Stofftransport (Austausch mit der Umgebung außerhalb der Zelle), Ort einiger biochemischer Reaktionen, Zellvereinigung in Gewebe und Aufnahme.

Zellmembranen werden in Plasma (intrazellulär) und extern unterteilt. Die Haupteigenschaft jeder Membran ist die Semipermeabilität, also die Fähigkeit, nur bestimmte Stoffe durchzulassen. Dies ermöglicht einen selektiven Austausch zwischen der Zelle und der äußeren Umgebung oder einen Austausch zwischen Zellkompartimenten.

Plasmamembranen sind Lipoproteinstrukturen. Lipide bilden spontan eine Bilayer (Doppelschicht), in der Membranproteine ​​„schwimmen“. Die Membranen enthalten mehrere tausend verschiedene Proteine: Strukturproteine, Transportproteine, Enzyme usw. Zwischen den Proteinmolekülen befinden sich Poren, durch die hydrophile Substanzen gelangen (die Lipiddoppelschicht verhindert ihr direktes Eindringen in die Zelle). An einige Moleküle auf der Oberfläche der Membran sind Glykosylgruppen (Monosaccharide und Polysaccharide) gebunden, die am Prozess der Zellerkennung bei der Gewebebildung beteiligt sind.

Die Dicke der Membranen variiert normalerweise zwischen 5 und 10 nm. Die Dicke wird durch die Größe des amphiphilen Lipidmoleküls bestimmt und beträgt 5,3 nm. Eine weitere Zunahme der Membrandicke ist auf die Größe der Membranproteinkomplexe zurückzuführen. Je nach äußeren Bedingungen (Cholesterin ist der Regulator) kann sich die Struktur der Doppelschicht so verändern, dass sie dichter oder flüssiger wird – davon hängt die Geschwindigkeit der Stoffbewegung entlang der Membranen ab.

Zu den Zellmembranen gehören: Plasmamembran, Karyolemma, Membranen des endoplasmatischen Retikulums, Golgi-Apparat, Lysosomen, Peroxisomen, Mitochondrien, Einschlüsse usw.

Lipide sind in Wasser unlöslich (Hydrophobie), aber in organischen Lösungsmitteln und Fetten löslich (Lipophilie). Die Zusammensetzung der Lipide in verschiedenen Membranen ist nicht gleich. Beispielsweise enthält die Plasmamembran viel Cholesterin. Die häufigsten Lipide in der Membran sind Phospholipide (Glycerophosphatide), Sphingomyeline (Sphingolipide), Glykolipide und Cholesterin.

Phospholipide, Sphingomyeline und Glykolipide bestehen aus zwei funktionell unterschiedlichen Teilen: einem hydrophoben, unpolaren Teil, der keine Ladungen trägt – „Schwänze“, bestehend aus Fettsäuren – und einem hydrophilen Teil, der geladene polare „Köpfe“ enthält – Alkoholgruppen (z. B. Glycerin).

Der hydrophobe Teil des Moleküls besteht normalerweise aus zwei Fettsäuren. Eine der Säuren ist gesättigt, die zweite ungesättigt. Dies bestimmt die Fähigkeit von Lipiden, spontan Doppelschichtmembranstrukturen (Bilipid) zu bilden. Membranlipide erfüllen folgende Funktionen: Barriere, Transport, Proteinmikroumgebung, elektrischer Widerstand der Membran.

Membranen unterscheiden sich voneinander durch ihren Satz an Proteinmolekülen. Viele Membranproteine ​​bestehen aus Regionen, die reich an polaren (ladungstragenden) Aminosäuren sind, und Regionen mit unpolaren Aminosäuren (Glycin, Alanin, Valin, Leucin). Solche Proteine ​​​​in den Lipidschichten von Membranen sind so angeordnet, dass ihre unpolaren Abschnitte sozusagen in den „fetten“ Teil der Membran eingetaucht sind, wo sich die hydrophoben Abschnitte der Lipide befinden. Der polare (hydrophile) Teil dieser Proteine ​​interagiert mit den Lipidköpfen und ist der wässrigen Phase zugewandt.

Biologische Membranen haben gemeinsame Eigenschaften:

Membranen sind geschlossene Systeme, die eine Vermischung des Inhalts der Zelle und ihrer Kompartimente nicht zulassen. Eine Verletzung der Integrität der Membran kann zum Zelltod führen;

oberflächliche (planare, laterale) Beweglichkeit. In Membranen findet eine kontinuierliche Bewegung von Stoffen über die Oberfläche statt;

Membranasymmetrie. Der Aufbau der Außen- und Oberflächenschichten ist chemisch, strukturell und funktionell heterogen.

Die Natur hat viele Organismen und Zellen geschaffen, aber trotzdem sind die Struktur und die meisten Funktionen biologischer Membranen gleich, was es ermöglicht, ihre Struktur zu untersuchen und ihre wichtigsten Eigenschaften zu untersuchen, ohne an einen bestimmten Zelltyp gebunden zu sein.

Was ist eine Membran?

Membranen sind ein Schutzelement, das ein integraler Bestandteil der Zelle jedes lebenden Organismus ist.

Die strukturelle und funktionelle Einheit aller lebenden Organismen auf dem Planeten ist die Zelle. Seine Lebensaktivität ist untrennbar mit der Umwelt verbunden, mit der es Energie, Informationen und Materie austauscht. Somit kommt die für das Funktionieren der Zelle notwendige Nahrungsenergie von außen und wird für ihre verschiedenen Funktionen aufgewendet.

Der Aufbau der einfachsten Struktureinheit eines lebenden Organismus: Organellenmembran, verschiedene Einschlüsse. Es ist von einer Membran umgeben, in der sich der Zellkern und alle Organellen befinden. Dies sind Mitochondrien, Lysosomen, Ribosomen und das endoplasmatische Retikulum. Jedes Strukturelement verfügt über eine eigene Membran.

Rolle bei der Zellaktivität

Die biologische Membran spielt eine zentrale Rolle für den Aufbau und die Funktionsweise eines elementaren lebenden Systems. Nur eine Zelle, die von einer schützenden Hülle umgeben ist, kann mit Recht als Organismus bezeichnet werden. Ein Prozess wie der Stoffwechsel wird auch aufgrund des Vorhandenseins einer Membran durchgeführt. Ist seine strukturelle Integrität gestört, führt dies zu einer Veränderung des Funktionszustandes des gesamten Körpers.

Zellmembran und ihre Funktionen

Es trennt das Zytoplasma der Zelle von der äußeren Umgebung bzw. von der Membran. Die Zellmembran gewährleistet die ordnungsgemäße Ausführung spezifischer Funktionen, die Spezifität interzellulärer Kontakte und Immunmanifestationen und hält die Transmembrandifferenz im elektrischen Potential aufrecht. Es enthält Rezeptoren, die chemische Signale wahrnehmen können – Hormone, Mediatoren und andere biologisch aktive Komponenten. Diese Rezeptoren verleihen ihr eine weitere Fähigkeit – die Stoffwechselaktivität der Zelle zu verändern.

Membranfunktionen:

1. Aktiver Stofftransfer.

2. Passiver Stofftransfer:

2.1. Die Verbreitung ist einfach.

2.2. Übertragung durch Poren.

2.3. Transport erfolgt durch Diffusion eines Trägers zusammen mit einer Membransubstanz oder durch Weiterleitung einer Substanz entlang der Molekülkette des Trägers.

3. Übertragung von Nichtelektrolyten durch einfache und erleichterte Diffusion.

Zellmembranstruktur

Die Bestandteile der Zellmembran sind Lipide und Proteine.

Lipide: Phospholipide, Phosphatidylethanolamin, Sphingomyelin, Phosphatidylinositol und Phosphatidylserin, Glykolipide. Der Anteil an Lipiden beträgt 40-90 %.

Proteine: peripher, integral (Glykoproteine), Spektrin, Aktin, Zytoskelett.

Das Hauptstrukturelement ist eine Doppelschicht aus Phospholipidmolekülen.

Dachbahn: Definition und Typologie

Einige Statistiken. Auf dem Territorium der Russischen Föderation wird die Membran noch vor nicht allzu langer Zeit als Dachmaterial verwendet. Spezifisches Gewicht Membrandächer der Gesamtzahl der Weichdachplatten machen nur 1,5 % aus. Bitumen- und Mastixdächer sind in Russland immer weiter verbreitet. Aber in Westeuropa Membrandächer machen 87 % aus. Der Unterschied ist spürbar.

In der Regel ist die Membran als Hauptmaterial bei der Dacheindeckung ideal Flachdächer. Für diejenigen mit großem Gefälle ist es weniger geeignet.

Die Produktions- und Verkaufsmengen von Membrandächern auf dem heimischen Markt weisen einen positiven Wachstumstrend auf. Warum? Die Gründe sind mehr als klar:

  • Die Lebensdauer beträgt ca. 60 Jahre. Stellen Sie sich vor, nur die vom Hersteller festgelegte Nutzungsgarantie beträgt 20 Jahre.
  • Einfach zu installieren. Zum Vergleich: Die Montage eines Bitumendachs dauert 1,5-mal länger als die Montage eines Membrandachs.
  • Einfache Wartungs- und Reparaturarbeiten.

Die Dicke von Dachbahnen kann 0,8 bis 2 mm betragen Durchschnitt Das Gewicht eines Quadratmeters beträgt 1,3 kg.

Eigenschaften von Dachbahnen:

  • Elastizität;
  • Stärke;
  • Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlen und andere aggressive Umgebungen;
  • Frostbeständigkeit;
  • Feuer Beständigkeit.

Es gibt drei Arten von Dachbahnen. Das wichtigste Klassifizierungsmerkmal ist der Typ Polymermaterial, die die Basis der Leinwand bilden. Dachbahnen sind also:

  • gehören zur EPDM-Gruppe und werden auf der Basis von polymerisiertem Ethylen-Propylen-Dien-Monomer hergestellt, oder einfach ausgedrückt: Vorteile: hohe Festigkeit, Elastizität, wasserdicht, umweltfreundlich, niedrige Kosten. Nachteile: Klebetechnik zum Verbinden von Blechen mit Spezialband, geringe Verbindungsfestigkeit. Anwendungsbereich: verwendet als wasserabweisendes Material für Tunnelböden, Wasserquellen, Abfalllager, künstliche und natürliche Reservoirs usw.
  • PVC-Membranen. Hierbei handelt es sich um Schalen, bei deren Herstellung Polyvinylchlorid als Hauptmaterial verwendet wird. Vorteile: UV-Beständigkeit, Feuerbeständigkeit, große Farbpalette der Membranstoffe. Nachteile: geringe Beständigkeit gegen bituminöse Materialien, Öle, Lösungsmittel; in die Atmosphäre freigesetzt Schadstoffe; Die Farbe der Leinwand verblasst mit der Zeit.
  • TPO. Hergestellt aus thermoplastischen Olefinen. Sie können verstärkt oder unverstärkt sein. Erstere sind mit einem Polyesternetz oder Glasfasergewebe ausgestattet. Vorteile: Umweltfreundlichkeit, Langlebigkeit, hohe Elastizität, Temperaturbeständigkeit (sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen) niedrige Temperaturen), Schweißverbindungen von Stoffnähten. Nachteile: hohe Preiskategorie, Mangel an Herstellern auf dem heimischen Markt.

Profilierte Membran: Eigenschaften, Funktionen und Vorteile

Profilierte Membranen sind eine Innovation auf dem Baumarkt. Diese Membran wird als Abdichtungsmaterial verwendet.

Der bei der Herstellung verwendete Stoff ist Polyethylen. Letzteres gibt es in zwei Ausführungen: Polyethylen hoher Druck(LDPE) und Polyethylen niedriger Druck(PND).

Technische Eigenschaften von LDPE- und HDPE-Membranen

Index

Zugfestigkeit (MPa)

Zugdehnung (%)

Dichte (kg/m³)

Druckfestigkeit (MPa)

Schlagzähigkeit (Kerbschlag) (KJ/m²)

Biegeelastizitätsmodul (MPa)

Härte (MRa)

Arbeiter Temperaturregime(MIT)

von -60 bis +80

von -60 bis +80

Tägliche Wasseraufnahmerate (%)

Die profilierte Membran aus Hochdruck-Polyethylen verfügt über eine spezielle Oberfläche – Hohlnoppen. Die Höhe dieser Formationen kann zwischen 7 und 20 mm variieren. Die Innenfläche der Membran ist glatt. Dies ermöglicht ein problemloses Biegen von Baumaterialien.

Eine Formveränderung einzelner Abschnitte der Membran ist ausgeschlossen, da der Druck durch das Vorhandensein gleicher Vorsprünge gleichmäßig über die gesamte Fläche verteilt wird. Geomembrane können als Lüftungsisolierung verwendet werden. In diesem Fall ist ein freier Wärmeaustausch innerhalb des Gebäudes gewährleistet.

Vorteile profilierter Membranen:

  • erhöhte Kraft;
  • Hitzebeständigkeit;
  • Beständigkeit gegen chemische und biologische Einflüsse;
  • lange Lebensdauer (mehr als 50 Jahre);
  • einfache Installation und Wartung;
  • bezahlbarer Preis.

Profilierte Membranen gibt es in drei Arten:

  • mit einlagigem Stoff;
  • mit zweilagigem Gewebe = Geotextil + Drainagemembran;
  • mit dreilagigem Gewebe = rutschige Oberfläche + Geotextil + Drainagemembran.

Eine einschichtige profilierte Membran dient zum Schutz der Hauptabdichtung sowie zum Ein- und Ausbau der Betonvorbereitung von Wänden mit hoher Luftfeuchtigkeit. Bei der Verlegung kommt ein zweischichtiger Schutz zum Einsatz, bei frostgefährdeten Böden und tiefgründigen Böden kommt ein dreischichtiger Schutz zum Einsatz.

Einsatzgebiete von Drainagebahnen

Die profilierte Membran findet ihre Anwendung in folgenden Bereichen:

  1. Grundabdichtung des Fundaments. Bietet zuverlässiger Schutz vor zerstörerischem Einfluss Grundwasser, Pflanzenwurzelsysteme, Bodensenkung, mechanische Beschädigung.
  2. Entwässerung der Fundamentmauer. Neutralisiert die Auswirkungen von Grundwasser und atmosphärischen Niederschlägen, indem es sie zu Entwässerungssystemen transportiert.
  3. Horizontaler Typ – Schutz vor Verformung aufgrund struktureller Merkmale.
  4. Analog zur Betonvorbereitung. Im Falle von betrieben Bauarbeiten für den Bau von Gebäuden in einem Gebiet mit niedrigem Grundwasserspiegel, wenn eine horizontale Abdichtung zum Schutz vor kapillarer Feuchtigkeit eingesetzt wird. Zu den Funktionen der profilierten Membran gehört auch die Verhinderung des Eindringens von Zementschlämme in den Boden.
  5. Belüftung von Wandflächen höheres Level Feuchtigkeit. Kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Raumes installiert werden. Im ersten Fall wird die Luftzirkulation aktiviert und im zweiten Fall sichergestellt optimale Luftfeuchtigkeit und Temperatur.
  6. Inversionsdach verwendet.

Superdiffusionsmembran

Die Superdiffusionsmembran ist ein Material der neuen Generation, dessen Hauptzweck darin besteht, Dachkonstruktionselemente vor Wind, Niederschlag und Dampf zu schützen.

Die Herstellung von Schutzmaterial basiert auf der Verwendung von Vliesstoffen, dichten Fasern Gute Qualität. Auf dem heimischen Markt sind dreischichtige und vierschichtige Membranen beliebt. Bewertungen von Experten und Verbrauchern bestätigen, dass je mehr Schichten eine Struktur aufweist, desto stärker sind ihre Schutzfunktionen und damit die Energieeffizienz des gesamten Raums.

Abhängig von der Art des Daches, seinen Konstruktionsmerkmalen und den klimatischen Bedingungen empfehlen die Hersteller, der einen oder anderen Art von Diffusionsmembran den Vorzug zu geben. Ja, sie existieren für Schrägdächer komplex und einfache Designs, für Steildächer mit minimaler Neigung, für Dächer mit Falzdeckung usw.

Die Superdiffusionsmembran wird direkt aufgelegt Wärmedämmschicht, Dielenboden. Ein Lüftungsspalt ist nicht erforderlich. Das Material wird mit speziellen Klammern oder Stahlnägeln befestigt. Die Kanten der Diffusionsbleche werden zusammengefügt und die Arbeiten können auch unter extremen Bedingungen durchgeführt werden: bei starken Windböen usw.

Darüber hinaus kann die jeweilige Beschichtung als temporäre Dacheindeckung verwendet werden.

PVC-Membranen: Wesen und Zweck

PFC-Membranen sind ein Dacheindeckungsmaterial aus Polyvinylchlorid und verfügen über elastische Eigenschaften. Ein solches modernes Dachmaterial hat die Analoga von Bitumenrollen vollständig ersetzt, die einen erheblichen Nachteil haben – die Notwendigkeit einer systematischen Wartung und Reparatur. Heute Eigenschaften PVC-Membranen ermöglichen den Einsatz bei Reparaturarbeiten an alten Flachdächern. Sie werden auch bei der Errichtung neuer Dächer eingesetzt.

Ein Dach aus diesem Material ist einfach zu verwenden und kann auf jeder Art von Oberfläche, zu jeder Jahreszeit und bei allen Wetterbedingungen installiert werden. Die PVC-Membran hat folgende Eigenschaften:

  • Stärke;
  • Stabilität bei Einwirkung von UV-Strahlen, verschiedenen Niederschlagsarten, Punkt- und Flächenlasten.

Es ist ihnen zu verdanken Einzigartige Eigenschaften PVC-Membranen werden Ihnen viele Jahre lang treue Dienste leisten. Die Lebensdauer eines solchen Daches entspricht der Lebensdauer des Gebäudes selbst, während Rolldachmaterialien regelmäßige Reparaturen und in einigen Fällen eine vollständige Demontage und Installation eines neuen Bodens erfordern.

PVC-Membranplatten werden durch Heißschweißen miteinander verbunden, dessen Temperatur im Bereich von 400 bis 600 Grad Celsius liegt. Diese Verbindung ist vollständig dicht.

Vorteile von PVC-Membranen

Ihre Vorteile liegen auf der Hand:

  • Flexibilität des Dachsystems, das am besten zum Bauvorhaben passt;
  • dauerhafte, luftdichte Verbindungsnaht zwischen Membranbahnen;
  • ideale Toleranz gegenüber Klimawandel, Wetterbedingungen, Temperatur, Luftfeuchtigkeit;
  • erhöhte Dampfdurchlässigkeit, die die Verdunstung der im Unterdachraum angesammelten Feuchtigkeit fördert;
  • viele Farboptionen;
  • Feuereigenschaften;
  • die Fähigkeit, seine ursprünglichen Eigenschaften und sein ursprüngliches Aussehen über einen langen Zeitraum beizubehalten;
  • PVC-Membran – absolut umweltfreundliches Material, was durch entsprechende Zertifikate bestätigt wird;
  • Der Installationsprozess ist mechanisiert, sodass er nicht viel Zeit in Anspruch nimmt.
  • Die Betriebsvorschriften ermöglichen die Installation verschiedener architektonischer Ergänzungen direkt auf dem PVC-Membrandach.
  • Durch die einschichtige Installation sparen Sie Geld.
  • einfache Wartung und Reparatur.

Membranstoff

Membrangewebe sind in der Textilindustrie schon seit langem bekannt. Aus diesem Material werden Schuhe und Kleidung hergestellt: Erwachsene und Kinder. Membran ist die Grundlage des Membrangewebes, das in Form eines dünnen Polymerfilms vorliegt und Eigenschaften wie Wasserdichtigkeit und Dampfdurchlässigkeit aufweist. Zur Herstellung dieses Materials wird diese Folie mit äußeren und inneren Schutzschichten überzogen. Ihre Struktur wird durch die Membran selbst bestimmt. Dies geschieht, um alle zu retten wohltuende Eigenschaften auch im Schadensfall. Mit anderen Worten: Membrankleidung wird nicht nass, wenn sie Niederschlägen in Form von Schnee oder Regen ausgesetzt ist, lässt aber gleichzeitig Dampf perfekt vom Körper entweichen Außenumgebung. Dieser Durchsatz lässt die Haut atmen.

Unter Berücksichtigung aller oben genannten Punkte können wir den Schluss ziehen, dass ein solcher Stoff zur Herstellung verwendet wird perfekte Kleidung Winter Die Membran an der Unterseite des Stoffes kann sein:

  • mit Poren;
  • ohne Poren;
  • kombiniert.

Die Membranen mit vielen Mikroporen enthalten Teflon. Die Abmessungen solcher Poren erreichen nicht einmal die Größe eines Wassertropfens, sondern sind größer als ein Wassermolekül, was auf Wasserbeständigkeit und die Fähigkeit zur Schweißableitung hinweist.

Membranen ohne Poren bestehen in der Regel aus Polyurethan. Ihre innere Schicht konzentriert alle Schweiß- und Fettsekrete des menschlichen Körpers und verdrängt sie.

Die Struktur der kombinierten Membran impliziert das Vorhandensein von zwei Schichten: porös und glatt. Dieser Stoff weist hohe Qualitätseigenschaften auf und hält viele Jahre.

Dank dieser Vorteile sind Kleidung und Schuhe aus Membrangewebe, die für den Winter bestimmt sind, langlebig, aber leicht und bieten einen hervorragenden Schutz vor Frost, Feuchtigkeit und Staub. Sie sind für viele aktive Arten einfach unersetzlich Winterferien, Bergsteigen.