Organismisches Leben, das heißt solches, welches anders als etwa als die Viren durch

selbständige Organismen repräsentiert wird, ist definiert durch den Begriff der Zelle.

Das Wort Zelle kommt aus dem Lateinischen und dort bedeutet Zella das Gemach, die Kammer,

speziell auch die Vorratskammer. Erst die räumliche Abkapselung eines Zellinnenraumes

von der Umgebung durch undurchlässige Wände schuf für die ersten Lebensformen die Möglichkeiten,

Substanzen im Inneren dieses Raumes ohne Verdünnungsverlust zu synthetisieren,

Stoffe aus der umgebenden Flüssigkeit durch Aufnahme zu konzentrieren, um damit dann chemische

Reaktionen durchzuführen. Erst mit konzentrierten Reaktanten und in Abwesenheit von Konkurrenten

konnten diese Reaktionen effizient und auch ungestört ablaufen. Die Zelle bildete somit

einen umgrenzten Raum, in dem die Komponenten der Lebensprozesse sich zusammenfinden und ihr

Zusammenspiel zu optimieren vermochten. Eine für fast alle chemischen Substanzen undurchlässige

Barriere, welche jede Zelle mit ihrem Inhalt, dem Zytoplasma, umschließt, ist die sogenannte

zytoplasmatische oder Zytoplasma-Membran. Nur mittels eingelagerte Kanal- oder Transportproteine

kann durch sie ein, wenn auch streng kontrollierter Stoffaustausch mit der Umgebung stattfinden.

Einfache Organismen wie z.B. die Bakterien besitzen nur diese eine Membran und kommen

auch damit aus. Die Zellen höherer Organismen, der sogenannten Eukaryonten, enthalten dagegen

noch zusätzliche Membransysteme, welche innerhalb der Zelle bestimmte sogenannte Kompattimente

oder Abteilungen, d.h. räumliche Unterteilungen des Zellinnenraumes definieren. Die vielfältigen

Membransysteme einer solchen Eukaryontenzelle sind im ersten Bild schematisch dargestellt.

Demnach besteht das Zellinnere zwar auch hier grundsätzlich aus dem Zytoplasma, darin eingelagert

aber befinden sich noch verschiedene zusätzliche, ebenfalls membraneumschlossene Gebilde, sogenannte

Organellen, wie etwa der Zellkern, die Mitochondrien, die Peroxisomen, die Lysosomen, der Golgi-Apparat

oder das endoplasmatische Reticulum, um nur die allgemein verbreitsten und wichtigsten zu nennen.

Jeder dieser Zellinnenräume ist spezialisiert für ganz bestimmte Teilbereiche des Zellstoffwechsels.

Diese durch räumliche Unterteilung erreichte, funktionelle Organisation der Gesamtzahl aller

in einer Zelle gleichzeitig ablaufenden Reaktionen, ist wahrscheinlich nur der sichtbare Ausdruck

einer in Wirklichkeit noch viel weitergehenden, subtileren Organisation des Zellinnenraumes,

die wir in ihren Einzelheiten heute noch gar nicht kennen.

Auf jeden Fall ist eine Zelle mit Sicherheit alles andere als nur ein Amorfer, sogenannter

Sackvollenzyme, wofür man sie lange Zeit hielt.

Alle biologischen Membranen sind unabhängig von ihrem Vorkommen und ihrer Funktion aufgebaut

aus Doppelschichten von polaren Lipidmolekülen.

Neben den Eiweißstoffen und den Kohlenhydraten sind Lipide oder Fette eine der drei Hauptstoffklassen,

aus denen die Trockenmasse aller lebenden Zellen besteht.

Grundbestandteil der allermeisten Lipide sind die sogenannten langkettigen Fettsäuren.

Das nächste Bild zeigt die Struktur zweier typischer solcher Fettsäuren, der Sterinsäure

und der Ölsäure, in unterschiedlichen Darstellungsweisen.

Fettsäuren sind chemisch einfach gebaute Verbindungen aus einer längeren Kohlenstoffkette,

die in einer Carboxylfunktion endet.

Sterinsäure ist eine sogenannte gesättigte Fettsäure, während Ölsäure als eine einfach

ungesättigte Fettsäure in der Kettenmitte eine einzige Doppelbindung enthält.

Der durch diese Doppelbindung bedingte Knick in der Kohlenstoffkette wirkt in der Membran

als ein Störfaktor im Gefüge der ansonsten parallel und gerade nebeneinander liegenden

gesättigten Fettsäureketten.

Das ist, wie wir später sehen werden, für den Schmelzpunkt der Lipidschicht und für

die damit zusammenhängende sogenannte Fluidität der Membranen wichtig.

Durchkristallisierte, starre Membranen könnten ihre biologische Funktion nicht erfüllen.

Voraussetzung für die biologische Aktivität und Funktionsfähigkeit einer Biomembran ist,

dass sie sich in einem sogenannten flüssig-kristallinen Zustand befindet.

In diesem Zustand sind die Fettsäureketten zwar in thermischer Bewegung, aber doch noch