Return to Scale View
About

How big is Phospholipid?

2.5 nanometers!

View History Report
Phospholipid

Ein Phospholipid ist eine fettähnliche Molekülart, aus der Zellmembranen hauptsächlich aufgebaut sind. Es hat einen Kopf, der Wasser anzieht, und zwei Schwänze, die Wasser meiden. Vom äußeren Rand seines Kopfes bis zu den Spitzen seiner Schwänze ist ein Phospholipid etwa 2,5 Nanometer lang, und ein Nanometer ist ein Milliardstel eines Meters.

Größe

Der Kopf eines Phospholipids ist eine phosphathaltige Gruppe, die an ein kleines Molekül namens Glycerin gebunden ist. Die beiden Schwänze sind Fettsäuren, lange Ketten aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, meist 10–20 Kohlenstoffatome lang. Jedes Kohlenstoffatom verlängert einen Schwanz um etwa 0,13 Nanometer.

Die genaue Länge hängt von den Schwänzen und ihrer Lage ab. In einer lebenden Membran sind die Schwänze beweglich, sie biegen und winden sich. Ein Nachschlagewerk zur Zellbiologie gibt für ein typisches Phospholipid 2 Nanometer vom Kopf bis zum Schwanzende an.

Im Jahr 2000 ausgewertete Messungen ergaben, dass eine Schicht aus Phosphatidylcholin, einem verbreiteten Phospholipid, im flüssigen Zustand etwa 2,2–2,3 Nanometer dick ist und in einer kühleren, geordneten Form mit gestreckteren Schwänzen 2,6 Nanometer erreicht. Die Schicht ist nur ein Molekül tief, sodass diese Werte angeben, wie weit ein einzelnes Molekül von der Mitte einer Membran bis zu ihrer Oberfläche reicht. Jedes Molekül in einer flüssigen Schicht nimmt etwa 0,6–0,7 Quadratnanometer der Oberfläche ein. Die Längenschätzungen reichen daher von etwa 2 bis 2,6 Nanometern.

Größenvergleiche

  • Zwei Schichten von Phospholipiden, Schwanz an Schwanz, bilden eine Phospholipiddoppelschicht, die Schicht im Zentrum fast aller Zellmembranen.
  • Ein Phospholipid ist etwa doppelt so lang, wie eine Alpha-Helix breit ist. Eine Alpha-Helix ist ein häufiger Bestandteil von Proteinen.
  • Es ist etwa so lang, wie die DNS-Doppelhelix breit ist, nämlich 2 Nanometer.
  • Zwischen etwa 30.000 und 50.000 Phospholipiden, aneinandergereiht, würden die Breite eines menschlichen Haars ergeben, die 80.000–100.000 Nanometer beträgt.
  • Eine einzelne Schicht aus Phospholipiden, die einen Quadratmillimeter bedeckt, würde etwa 1,5 Billionen Moleküle enthalten.

Wie Phospholipide Membranen aufbauen

Da ihre Köpfe Wasser anziehen und ihre Schwänze es meiden, ordnen sich Phospholipide im Wasser so an, dass ihre Schwänze einander zugewandt und ihre Köpfe nach außen gerichtet sind. Sie bilden eine Doppelschicht, die das Wasser auf der einen Seite von dem auf der anderen Seite trennt. In Wasser erhitzt, bilden Phospholipide meist von selbst winzige Kugeln, bei denen die Köpfe außen und die Schwänze innen liegen.

Die Form der Schwänze hilft, Membranen flüssig zu halten. Ein Schwanz mit nur Einfachbindungen zwischen seinen Kohlenstoffatomen ist ziemlich gerade. Eine Doppelbindung erzeugt im Schwanz eine Biegung von etwa 30 Grad, und solche Knicke drängen benachbarte Moleküle auseinander. Das verhindert, dass eine Membran in der Kälte starr wird.

Öl auf einem Teich

Benjamin Franklin goss nicht mehr als einen Teelöffel Öl auf einen Teich in der Nähe von London und beobachtete, wie es sich über vielleicht einen halben Acre ausbreitete. Das Öl bildete eine Schicht von nur einem Molekül Dicke. Ihre Moleküle ähneln in ihrer Art denen, aus denen jede Schicht einer Zellmembran besteht.

Ein Teelöffel fasst etwa 5 Kubikzentimeter, und diese Fläche entsprach etwa 2.000 Quadratmetern, sodass die Schicht ungefähr 2,5 Nanometer dick war. Agnes Pockels erfand später eine Methode, um solche Einzelschichten im Labor herzustellen, mit der sich die Größe von Molekülen genau bestimmen ließ.

Quellen

Scale of the Universe > Phospholipid
DNS
Eine einzige menschliche Zelle enthält drei Meter Desoxyribonukleinsäure. Obwohl sie nur wenige Nanometer breit ist, enthält diese DNS etwa 25.000 Gene in etwa drei Milliarden Basenpaaren. Das ist eine Menge!
Alpha-Helix
Die Alpha-Helix ist ein häufig auftretendes Motiv der Sekundärstruktur eines Polypeptids bzw. Proteins. Viele Proteine besitzen Alpha-Helixe. Hämoglobin und Myoglobin sind Proteine, die zu mehr als 70% aus Alpha-Helixen bestehen.
Buckyball
Ein Fulleren-Molekül (auch Buckminsterfulleren oder kurz Buckyball genannt) besteht aus 60 Kohlenstoffatomen. Seine Form ist die eines abgeschnittenen Ikosahedrons, die gleiche, die ein Fußball hat! Gelöstes Fulleren ist purpur-farben.
Phospholipiddoppelschicht
Zellmembranen bestehen aus einer Doppellipidschicht. Doppellipidschichten bilden sich selbständig, weil ihre Köpfe hydrophil (wasseranziehend) und ihre Schwänze hydrophob (wasserabstoßend) sind. Im Ergebnis verklumpen sich die Schwänze und formen die Doppelschicht.
Porcines Circovirus
Das Porcines Circovirus ist eines der kleinsten Viren. Es benötigt nur drei Proteine, um sich zu vermehren. Wenn man den Standpunkt vertritt, dass Viren auch Lebewesen sind, dann ist das Porcines Circovirus eines der kleinsten lebendigen Dinge. Allerdings glauben die meisten Menschen, dass Viren nicht lebendig sind.
Transistor-Gate
Transistoren in Computern werden immer kleiner. 1971 waren sie mit 10 Mikrometern noch 400-mal so groß wie heute. Jetzt sind wir bei 25 Nanometern, aber in Zukunft werden sie weiter schrumpfen. Wie klein die wohl werden?

Discussion