Wieso ist die Biomembran nur für unpolare Stoffe permeabel?

Moin,

die in deiner Frage steckende Aussage stimmt so nicht. Wasser (ein sehr polares Lösungsmittel!) passiert eine Biomembran völlig problemlos.

Aber was du wahrscheinlich meinst, ist, warum einige lipophile (hydrophobe) Moleküle die Biomembran oft relativ leicht durchdringen, während andere Teilchen (vor allem Ionen) fast gar nicht durchkommen?!

Das liegt daran, dass die Biomembran eine Doppellipidschicht ist. Die einzelnen Bausteine sind überwiegend Fette (Proteine und Zucker lassen wir hier mal beiseite). Die Fette bestehen aus einem kleinen hydrophilen „Kopf” (dem Glycerin-Grundkörper), der mit zwei langen hydrophoben Fettsäure-Molekülen verestert ist (die zusammen den „Schwanz” des Moleküls bilden). Weil die Schwänze wasserabweisend (hydrophob) sind, lagern sie sich im wässrigen Milieu, in dem Zellen leben, aneinander und werden durch van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten. Die hydrophilen Köpfe kommen auf diese Weise auch nebeneinander zu liegen. So entstehen die beiden Lagen der Membran. Direkt an die erste Lage schließt sich umgedreht die zweite Lage an (damit die hydrophoben Bestandteile beieinander liegen). Deshalb entsteht die Doppellipidschicht, bei der die hydrophoben Schwänze zur Mitte der Membran hin ausgerichtet sind, während die hydrophilen Köpfe auf beiden Seiten nach außen ragen. Und jetzt kommt's: Es gibt da so eine Erkenntnis, nämlich dass sich Gleiches in Gleichem löst. Damit meint man, dass man geladene oder polare Stoffe in polaren Lösungsmitteln auflösen kann, während ungeladene und vor allem unpolare Stoffe in unpolaren Lösungsmitteln lösbar sind. Tja, und die langen Schwänze der Membran-Fett-Moleküle sind unpolar. Darum lassen sie unpolare Stoffe relativ leicht passieren (weil sich deren Moleküle quasi in den Schwänzen „lösen” lassen), während polare oder geladene Teilchen von den Schwänzen abgestoßen werden. Sie kommen nicht so ohne weiteres hindurch.

Fehlt nur noch die Antwort auf die Frage, warum dann Wasser hindurchschlüpfen kann? Nun, die Wassermoleküle sind einfach so klein, dass sie sich „hindurchmogeln” können, obwohl sie polar sind...

Alles klar?

LG von der Waterkant