Membranen werden speziell von Lipiden entwickelt, um die interne hydrophile Umgebung in einem engen Bereich aufrechtzuerhalten. Es gibt hydrophobe Aminosäuren unter den natürlich vorkommenden 20 Aminosäuren und außerdem gibt es auch eine Reihe von wasserunlöslichen Polysacchariden wie Cellulose. Diese hydrophoben und wasserunlöslichen Materialien können auch zum Bau von Membranen verwendet werden, aber warum nicht? Warum sind Lipide nur eine Wahl?
Membranen bestehen aus einer bestimmten Klasse von Lipiden, nämlich Phospholipiden, deren Schlüsseleigenschaft darin besteht, dass sie amphiphil sind und sich daher selbst organisieren können, um Doppelschichten zu bilden. Nicht alle Amphiphile tun dies, einige ziehen es vor, eine mizellare Organisation anzunehmen. Eine Doppelschicht aus Phospholipiden ergibt die ideale Kombination einer hydrophoben Barriere mit einer hydrophilen Oberfläche.
Obwohl es eindeutig Aminosäuren mit hydrophoben Seitenketten gibt, ist es schwierig, sich eine Proteinbarriere vorzustellen, die die Eigenschaften einer Phospholipid-Doppelschicht reproduzieren würde, da sie keine kontinuierliche hydrophobe Phase hätte.
Zellulose ist zwar unlöslich, enthält jedoch viele polare Gruppen, sodass wiederum keine hydrophobe Barriere entsteht. Ich bin mir sicher, dass Ionen beispielsweise durch eine Zellulosestruktur diffundieren können.
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@WYSIWYG hebt einen hervorragenden Punkt in den Kommentaren hervor. Archeale Membranen bestehen aus einer anderen Klasse von Amphiphilen, bei denen die Kohlenwasserstoffschwänze (verzweigt; abgeleitet von Isoprenoiden) über eine Etherbindung an Glycerin gebunden sind. Es ist aufschlussreich anzumerken, dass die allgemeinen Konstruktionsprinzipien jedoch beibehalten werden, was darauf hindeutet, dass die selbstorganisierenden Eigenschaften dieser Moleküle der Schlüssel zur „Erfindung“ biologischer Membranen waren.
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