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Lexikon der Biologie: Bakterienmembran

Bakterienmembran, eine semipermeable Membran, die das Cytoplasma umschließt und bei den meisten Bakterien außen noch von einer Zellwand (Bakterienzellwand) umhüllt ist. Im Aufbau gleicht sie weitgehend der Membran Höherer Organismen (Membran, Gram-Färbung). Die Phospholipid-Doppelschicht (8 nm dick, 20–30% des Membrantrockengewichts) enthält jedoch zum Teil andere nicht-polare und polare Verbindungen, z. B. Cardiolipin (Diphosphatidylglycerin), nur ausnahmsweise Sterine. In der Doppelschicht sind integrale Proteine eingelagert und an beiden Oberflächen periphere Proteine angelagert, die spezielle katalytische Aufgaben haben. Bei einigen Bakteriengruppen wächst die Bakterienmembran nach innen, so daß Vesikel oder lamellenartige intracytoplasmatische Membranen entstehen, die besondere Stoffwechselfunktionen haben (z. B. bei der Photosynthese). Deutliche Unterschiede findet man in der Zusammensetzung der Lipide von Eubakterien (Bacteria) und Archaebakterien (Archaea). Eubakterien besitzen Fettsäureglycerinester (E. coli 75% mit Phosphatidylethanolamin; Phospholipide), Archaebakterien dagegen Glycerinether (Diether oder Tetraether) mit Ketten von Isoprenoiden. Glycerintetraether bilden anstelle der normalen Lipid-Doppelschicht (Bilayer) eine homogene Lipidschicht (Monolayer) aus. In elektronenmikroskopischen Dünnschnitten grampositiver Bakterien sind öfters innere Membranstrukturen, die Mesosomen, zu erkennen; doch handelt es sich hierbei höchstwahrscheinlich um Artefakte, die bei der Fixierung der Zellen entstehen. Unter bestimmten, energielimitierenden Bedingungen können sich Teile der Bakterienmembran von Halobakterien zur Purpurmembran (Bakteriorhodopsin) differenzieren, an der ein lichtgetriebener Protonengradient entsteht, durch den auch ein ATP-Gewinn (Adenosintriphosphat) stattfindet. Einige auf die Bakterienmembran wirkende Antibiotika sind: Polymyxine, Tyrocidine. Auch viele Desinfektions- und antiseptische Mittel zerstören die Membranstrukturen. – Die Bakterienmembran hat wichtige Stoffwechselfunktionen: sie wirkt als osmotische Schranke, kontrolliert Ein- und Austritt von Stoffen; sie enthält aktive (energieverbrauchende) Transportsysteme mit substratspezifischen Permeasen, reguliert die Stoffaufnahme und scheidet Exoenzyme aus. In Bakterien mit einem Atmungsstoffwechsel sind in der Bakterienmembran die Atmungskette und die Enzyme der oxidativen Phosphorylierung lokalisiert. An ihr finden Synthesen von Zellwand- und Kapselbausteinen statt, und wahrscheinlich ist sie Anheftungspunkt bei der DNA-Verdoppelung. Außerdem sind an der Bakterienmembran die Bakteriengeißel verankert und das System der Chemotaxis zu finden. Membrantransport.

G.S.

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