Doppellipidschicht

Eine Doppellipidschicht (oder Lipiddoppelschicht) ist eine Struktur, die viele amphiphile Lipide bei der Mischung mit einem polaren Lösungsmittel (z. B. Wasser) bilden. Bei der Mischung mit einem apolaren Lösungsmittel (z. B. Öl) bildet sich eine inverse Doppellipidschicht.

Schematische Darstellung einer Doppellipidschicht in der flüssigen Phase in Wasser.

Eine Doppellipidschicht besteht aus amphiphilen Lipiden, die einen hydrophilen und hydrophoben Anteil (meistens Kohlenwasserstoffketten) besitzen. Im polaren Lösungsmittel bildet sich eine Doppelschicht, bei der der hydrophobe Anteil nach innen und der hydrophile Anteil nach außen zeigt. Im apolaren Lösungsmittel kehrt sich die Lage entsprechend um (sogenannte inverse Doppellipidschicht).

Eine Doppellipidschicht ist nahezu undurchlässig für polare Moleküle oder Makromoleküle, gleichzeitig aber sehr flexibel und mechanisch schwer zu zerstören. Aus diesem Grund hinterlässt selbst ein Einstich mit einer Pipette kein Loch in der Membran. Ebenso können Wasser und kleine ungeladene Moleküle durch die Doppellipidschicht diffundieren, ohne sie zu schädigen. Durch Lipidlösungsmittel und Lipasen kann die Doppellipidschicht zerstört werden.

Doppellipidschichten können in unterschiedlichen Phasen vorliegen, die sich vor allem in der Beweglichkeit der Lipide in der Ebene der Schicht unterscheiden. In der gelartigen oder flüssigkristallinen Phase liegen die Lipidschwänze geordnet dicht aneinander, während sie in der flüssigen oder fluiden Phase wie in einer Flüssigkeit ungeordnet und sehr beweglich sind. In dieser Phase wird die Doppellipidschicht auch als zweidimensionale Flüssigkeit beschrieben.

1925 beschrieben Evert Gorter und François Grendel erstmals eine Doppellipidschicht als Hauptbestandteil von biologischen Membranen (wie z. B. der Zellmembran). Sie dient als Trennschicht zwischen Zellkompartimenten bzw. dem Innen und Außen der Zelle. Die Doppellipidschicht einer biologischen Membran besteht im Wesentlichen aus Phospholipiden, die sich normalerweise in der flüssigen Phase befinden, damit die anderen Bestandteile der Membran beweglich bleiben. In biologischen Membranen sind die Doppellipidschichten nach dem Fluid-Mosaik-Modell mit Membranproteinen durchsetzt, die sich teilweise frei seitwärts bewegen können.