Der nächste Schritt bei der Erforschung von Biomembranen ist mit den Namen Hugh Davson und James Danielli verbunden. Die beiden englischen Forscher verglichen die Oberflächenspannung einer künstlichen Lipid-Doppelschicht mit der von echten Zellmembranen. Dabei fanden sie heraus, dass echte Membranen eine viel kleinere Oberflächenspannung besitzen als reine Lipid-Doppelschichten. Die Moleküle der Membran halten also nicht so stark zusammen wie bei einer reinen Lipid-Membran. Also mussten noch andere Moleküle am Aufbau der Membran beteiligt sein, die die Oberflächenspannung herabsetzen. Davson und Danielli vermuteten wegen dieser extrem geringen Oberflächenspannung (tension at the surface), dass die Lipid-Doppelschicht auf beiden Seiten mit einer Schicht aus Protein-Molekülen bedeckt ist.
Sandwich-Modell
Dieses Membranmodell wurde dann auch als Sandwich-Modell bekannt. Zu der damaligen Zeit wusste man noch nicht so viel über die Raumstruktur von Proteinen, und so gingen die beiden Forscher davon aus, dass die Membranproteine einfach als Blöcke auf den hydrophilen Köpfen der Lipide liegen und eine eigene Proteinschicht bilden. Von eingelagerten Proteinen oder Transmembranproteinen hatte man noch keine Vorstellung.
In heutigen Schulbüchern findet sich oft folgende vereinfachte Darstellung des Davson-Danielli-Modells der Zellmembran:
Moderne und ursprüngliche Darstellung des Sandwich-Modells
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende
Diese Darstellung entspricht in etwa auch der Zeichnung in dem 1935 erschienenen Original-Artikel von Davson und Danielli, die rechts im Bild zu sehen ist.
Eine interessante Randbemerkung noch: Davson und Danielli veröffentlichten ihre Erkenntnisse 1935 in einem Artikel. Auf die Forschungen von Gorter und Grendel (1925) gingen sie dort aber mit keinem Wort ein!
Aufgabe 10
Vergleichen Sie die moderne Darstellung des Davson-Danielli-Modells, wie sie in heutigen Schulbüchern zu sehen ist, mit der Original-Zeichnung (Gemeinsamkeiten, Unterschiede).
Merktext
Nach dem Sandwich-Modell von Davson und Danielli aus dem Jahre 1935 besteht die Zellmembran aus einer Lipid-Doppelschicht. Sowohl auf der cytoplasmatischen Seite wie auch auf der Außenseite der Lipid-Doppelschicht sind Proteine aufgelagert.
Wenn Sie sich näher über das Sandwich-Modell und zur Geschichte seiner Entdeckung informieren möchten, gehen Sie auf diese weiterführende Seite, die aber nicht Bestandteil dieses Kurses ist.
Quellen:
- Davson: Growth of the Concept of the Paucimolecular Membrane. Circulation, Volume XXVI, November 1962.
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