Allgemeines

Alle Lebewesen der Erde bestehen aus Zellen (Viren, Prionen etc. sind keine Lebewesen im engeren Sinne), und jede lebende Zelle ist von einer Zellmembran umgeben.

Dies gilt auch für Bakterienzellen und Pflanzenzellen. Hier bildet die Zellmembran zusammen mit dem Zellplasma den sogenannten Protoplasten. Dieser Protoplast wiederum ist von einer stabilen Zellwand umgeben. Viele Menschen, teils auch "Fachleute", verwechseln die beiden Begriffe Zellmembran und Zellwand miteinander und reden dann zum Beispiel von "tierischen Zellwänden", was völliger Unsinn ist. Zellwände gibt es nur bei Pflanzen, Pilzen und Prokaryoten.

Membranen kommen aber nicht nur als eine die ganze Zelle umschließende Zellmembran vor, sondern auch innerhalb einer Eukaryotenzelle finden sich von Membranen umgebene Reaktionsräume, man denke nur an die Mitochondrien, die Chloroplasten und den Zellkern, die sogar von jeweils zwei solcher Membranen umhüllt werden. Endoplasmatisches Reticulum und die Zisternen des GOLGI-Apparates bestehen quasi ausschließlich aus Membranen. Der entsprechende Fachbegriff für diese Einteilung der Eukaryotenzelle in unterschiedliche Reaktionsräume heißt Kompartimentierung.

Ein Mitochondrium, das ER etc. sind mehr oder weniger abgeschlossene Reaktionsräume, die von anderen Reaktionsräumen wie zum Beispiel dem Cytoplasma durch die Membran abgetrennt sind. In den Reaktionsräumen oder Kompartimenten, wie man auch sagt, laufen unterschiedliche chemische Reaktionen ab. In dem einen Kompartiment wird beispielsweise ein niedriger pH-Wert benötigt (hohe Protonenkonzentration), in einem anderen Kompartiment vielleicht ein hoher pH-Wert (hohe Hydroxidionen-Konzentration). Wären die beiden Kompartimente nicht durch Membranen voneinander abgegrenzt, käme es mit der Zeit zum Konzentrationsausgleich, und in beiden Räumen würde der gleiche pH-Wert herrschen.

Membranen haben aber noch viel mehr Aufgaben als reine Abgrenzung von Reaktionsräumen. Auch der Stofftransport wird durch bestimmte Proteine in den Membranen geregelt. Es gibt einfache Porenproteine, durch die bestimmte Stoffe passiv diffundieren können, und es gibt komplexe Carrierproteine, die sogar in der Lage sind, Stoffe gegen einen bestehenden Konzentrationgradienten zu transportieren. Außerdem ist die Membran mit Rezeptorproteinen besetzt, an die von außen kommende Botenstoffe andocken können (Neurotransmitter, Hormone), und welche diese Informationen dann an das Zellinnere oder das Innere eines Kompartiments weitergeben.

In dieser Zeichnung sind die vielen Membranen, die man in einer typischen Tierzelle findet, rot hervorgehoben. Nicht nur die Zellmembran (dunkelrot, außen) fällt ins Auge, sondern auch die vielen inneren Membranen. So ist der Zellkern beispielsweise von einer doppelten Biomembran umgeben, der Kernhülle. Die Kernporen sind gut zu erkennen, außerdem die Verbindung der Kernhülle mit dem Endoplasmatischem Reticulum (EF). Desweiteren sieht man ein paar der vielen Dictyosomen, die zusammen den Golgi-Apparat bilden, und ein paar der vielen Vesikel, die sich vom ER oder vom GOLGI-Apparat abgespalten haben. Die Mitochondrien sind ebenfalls von einer Außenmembran umhüllt, zusätzlich enthalten die Mitochondrien innere Membranen.