Zellphysiologie Struktur und Funktion pflanzlicher Membranen

  • Josef Weigl
Part of the Progress in Botany book series (BOTANY, volume 29)

Zusammenfassung

In den letzten Jahren, deren Literatur hier besprochen werden soll, (ungefähr zurückreichend bis 1963/64), erschienen vielbeachtete elektronenmikroskopische Arbeiten zum Problem der Membranstruktur (z.B. Sjøstrand, 1963, 1964; Fernandez-Moran, 1963, 1964; Mühlethaler, 1966 a u. b; Branton, 1966), noch kennzeichnender für diesen Zeitraum war aber, daß auch Physiologen und Biochemiker versuchten, ihre Befunde über funktionelle Eigenschaften von Membranen nicht nur festzustellen, sondern auch auf das Bild von der Membranstruktur zu projizieren.

Es war in Vergessenheit geraten, daß schon vor einem Jahrzehnt die Hypothese existierte, daß das ”Plasmalemma metabolisch tätig sein müsse„ und daß zu dieser Aufgabe “die Lipoide nicht als selbständiger Grenzfilm das Plasmalemma abdecken, sondern daß sie intermolekular oder intramolekular zwischen oder in die globulären Proteinmakromoleküle eingebaut sein müssen„ (Frey-Wyssling, 1955).

Unabhängig voneinander gelangten nun Transportforscher und Biochemiker erneut zu der Ansicht, daß den Proteinen in den Membranen eine wichtigere strukturelle und funktionelle Rolle als bisher zugeschrieben werden muß — und zwar Proteinen oder Lipoproteinkomplexen in einer spezifischen, für ihre metabolischen Aufgaben notwendigen tertiären und quarternären Struktur (für pflanzliche Membranen: Benson, 1964, 1966; Salyaev, 1965; Weier und Benson, 1966; Weigl, 1963, 1964 a, 1967 a u. b).

Eine Reihe von Untersuchungen war der Darstellung von künstlichen Lipoidmembranen und der Erforschung ihrer physikalischen Eigenschaften gewidmet (Bangham et al., 1965; Hanai et al., 1965; Huang und Thompson, 1965; Mikulecky und Tobias, 1964). Es gelang, Lipoiddoppelmembranen in kleinen Öffnungen von Trennwänden zwischen zwei wäßrigen Phasen herzustellen. Solche Membranen weisen physikalische Eigenschaften auf, die denen natürlicher Membranen sehr ähnlich sind. Forscher, die das Problem der Membranstruktur von dieser Seite anpacken, neigen deshalb bezeichnenderweise im allgemeinen dazu, das klassische Konzept der Lipoiddoppelmembran weiterhin als Modellvorstellung für natürliche Membranen zu empfehlen.

Die Aspekte des Physikochemikers und des Biologen können in diesem Referat nicht gegeneinander abgewogen werden; denn diese Übersicht muß vorwiegend Erkenntnissen vorbehalten bleiben, die beim Studium natürlicher, lebender, d. h. metabolisch aktiver Pflanzenmembranen gewonnen wurden. Es scheint, daß die Vorstellung der Zellmembranen als Lipoiddoppellage zwar der Interpretation physikalischer Membraneigenschaften genügt, daß aber Phänomene der metabolischen Aktivität von Membranen im allgemeinen und des metabolischen Transports im besonderen nur mit der Konzeption von tertiär und quarternär strukturierten (globulären) Proteinen oder Lipoproteinen als Membrankomponenten befriedigend verstanden werden können. Auf die Frage aber, ob die Membranen ausschließlich aus (Lipo)proteinkomplexen aufgebaut sind oder ob die Membranen gewissermaßen mit globulären (Lipo)proteinkomplexen gespickte Lipoiddoppelfilme darstellen, ebenso auf die Frage, welche dynamischen Übergänge zwischen verschiedenen Membranstrukturen denkbar sind, werden gegenwärtig unterschiedliche Antworten gegeben.

Bekanntlich laufen die zentralen Lebenserscheinungen der ünergie-transformation an Organellen-Membranen ab. Als ”Eigenschaften„ der Membranen sollen hier aber nur die optisch ermittelte Struktur, der chemische Bau und die typischen Funktionen der Zellmembranen (Tonoplast und Plasmalemma), wie Membranpotential, Wasserpermea-tion und Ionentransport, verstanden werden.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin · Heidelberg 1967

Authors and Affiliations

  • Josef Weigl
    • 1
  1. 1.Botanisches InstitutTechnischen HochschuleDarmstadtDeutschland

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