La membrane cellulaire a une structure assez complexe visible au microscope électronique. En gros, il consiste en une double couche de lipides (graisses), dans laquelle différents peptides (protéines) sont inclus à différents endroits. L'épaisseur totale de la membrane est d'environ 5-10 nm.
Le plan général de la structure de la membrane cellulaire est universel pour l'ensemble du monde vivant. Cependant, les membranes animales contiennent des inclusions de cholestérol, ce qui détermine sa rigidité. La différence entre les membranes des différents règnes d'organismes concerne principalement les formations supra-membranaires (couches). Ainsi, dans les plantes et les champignons au-dessus de la membrane (à l'extérieur), il y a une paroi cellulaire. Chez les plantes, il se compose principalement de cellulose et chez les champignons - de la substance de la chitine. Chez les animaux, la couche épimembranaire est appelée glycocalyx.
Un autre nom pour la membrane cellulaire est membrane cytoplasmique ou membrane plasmique.
Une étude plus approfondie de la structure de la membrane cellulaire révèle bon nombre de ses caractéristiques associées aux fonctions exercées.
La bicouche lipidique est principalement composée de phospholipides. Ce sont des graisses dont une extrémité contient un résidu d'acide phosphorique qui a des propriétés hydrophiles (c'est-à-dire qu'il attire les molécules d'eau). La deuxième extrémité du phospholipide est une chaîne d'acides gras qui ont des propriétés hydrophobes (ne forment pas de liaisons hydrogène avec l'eau).
Les molécules de phospholipides de la membrane cellulaire s'alignent sur deux rangées de sorte que leurs "extrémités" hydrophobes soient à l'intérieur et les "têtes" hydrophiles à l'extérieur. Il s'avère une structure assez solide qui protège le contenu de la cellule de l'environnement extérieur.
Les inclusions de protéines dans la membrane cellulaire sont inégalement réparties, de plus, elles sont mobiles (puisque les phospholipides de la bicouche ont une mobilité latérale). Depuis les années 70 du XXe siècle, les gens ont commencé à parler de structure en mosaïque fluide de la membrane cellulaire.
Selon la façon dont la protéine fait partie de la membrane, il existe trois types de protéines : intégrales, semi-intégrales et périphériques. Les protéines intégrales traversent toute l'épaisseur de la membrane et leurs extrémités dépassent des deux côtés. Ils remplissent principalement une fonction de transport. Dans les protéines semi-intégrales, une extrémité est située dans l'épaisseur de la membrane, et la seconde sort (de l'extérieur ou de l'intérieur) du côté. Ils remplissent des fonctions enzymatiques et réceptrices. Les protéines périphériques se trouvent sur la surface externe ou interne de la membrane.
Les caractéristiques structurelles de la membrane cellulaire indiquent qu'elle est le composant principal du complexe de surface de la cellule, mais pas le seul. Ses autres composants sont la couche supra-membranaire et la couche sous-membranaire.
Le glycocalyx (couche supramembranaire des animaux) est formé d'oligosaccharides et de polysaccharides, ainsi que de protéines périphériques et de parties saillantes de protéines intégrales. Les composants du glycocalyx remplissent une fonction de récepteur.
En plus du glycocalyx, les cellules animales possèdent également d'autres formations supra-membranaires : mucus, chitine, périlemme (semblable à une membrane).
La formation supra-membranaire chez les plantes et les champignons est la paroi cellulaire.
La couche sous-membranaire de la cellule est le cytoplasme de surface (hyaloplasme) avec le système contractile de soutien de la cellule inclus, dont les fibrilles interagissent avec les protéines qui composent la membrane cellulaire. Divers signaux sont transmis à travers de tels composés de molécules.
La structure de la biomembrane. Les membranes de liaison cellulaire et les organites membranaires des cellules eucaryotes partagent une composition et une structure chimiques communes. Ils comprennent des lipides, des protéines et des glucides. Les lipides membranaires sont principalement représentés par les phospholipides et le cholestérol. La plupart des protéines membranaires sont des protéines complexes telles que les glycoprotéines. Les glucides ne sont pas présents seuls dans la membrane, ils sont associés à des protéines et des lipides. L'épaisseur des membranes est de 7 à 10 nm.
Selon le modèle de mosaïque fluide actuellement accepté de la structure membranaire, les lipides forment une double couche, ou bicouche lipidique, dans lequel les "têtes" hydrophiles des molécules lipidiques sont tournées vers l'extérieur et les "queues" hydrophobes sont cachées à l'intérieur de la membrane (Fig. 2.24). Ces « queues », du fait de leur hydrophobicité, assurent la séparation des phases aqueuses du milieu interne de la cellule et de son environnement. Les protéines sont associées aux lipides par différents types d'interactions. Certaines des protéines sont situées à la surface de la membrane. Ces protéines sont appelées périphérique, ou superficiel. D'autres protéines sont partiellement ou complètement immergées dans la membrane - ce sont intégral, ou protéines immergées. Les protéines membranaires remplissent des fonctions structurelles, de transport, catalytiques, réceptrices et autres.
Les membranes ne sont pas comme des cristaux, leurs composants sont constamment en mouvement, ce qui entraîne l'apparition d'espaces entre les molécules lipidiques - des pores à travers lesquels diverses substances peuvent entrer ou sortir de la cellule.
Les membranes biologiques diffèrent par leur emplacement dans la cellule, leur composition chimique et leurs fonctions. Les principaux types de membranes sont plasmatiques et internes.
membrane plasma(Fig. 2.24) contient environ 45 % de lipides (y compris les glycolipides), 50 % de protéines et 5 % de glucides. Les chaînes de glucides qui composent le complexe protéines-glycoprotéines et le complexe lipides-glycolipides dépassent de la surface de la membrane. Les glycoprotéines plasmammales sont extrêmement spécifiques. Ainsi, par exemple, à travers eux, il y a une reconnaissance mutuelle des cellules, y compris les spermatozoïdes et les ovules.
À la surface des cellules animales, les chaînes glucidiques forment une fine couche superficielle - glycocalyx. Il a été trouvé dans presque toutes les cellules animales, mais sa sévérité n'est pas la même (10-50 microns). Le glycocalyx assure une connexion directe de la cellule avec l'environnement extérieur, la digestion extracellulaire s'y déroule ; Les récepteurs sont situés dans le glycocalyx. Les cellules des bactéries, des plantes et des champignons, en plus du plasmalemme, sont également entourées de membranes cellulaires.
Membranes internes les cellules eucaryotes délimitent différentes parties de la cellule, formant une sorte de "compartiments" - compartiments, ce qui contribue à la séparation de divers processus du métabolisme et de l'énergie. Ils peuvent différer par leur composition chimique et leurs fonctions, mais ils conservent le plan général de la structure.
Fonctions membranaires :
1. Limitation. Il consiste dans le fait qu'ils séparent l'espace interne de la cellule de l'environnement externe. La membrane est semi-perméable, c'est-à-dire que seules les substances nécessaires à la cellule peuvent la surmonter librement, alors qu'il existe des mécanismes pour transporter les substances nécessaires.
2. Récepteur. Elle est principalement associée à la perception des signaux environnementaux et au transfert de ces informations dans la cellule. Des protéines réceptrices spéciales sont responsables de cette fonction. Les protéines membranaires sont également responsables de la reconnaissance cellulaire selon le principe « ami ou ennemi », ainsi que de la formation de connexions intercellulaires, dont les plus étudiées sont les synapses des cellules nerveuses.
3. catalytique. De nombreux complexes enzymatiques sont situés sur les membranes, à la suite desquels des processus de synthèse intensifs s'y déroulent.
4. Transformation énergétique. Associé à la formation d'énergie, son stockage sous forme d'ATP et sa dépense.
5. Compartimentation. Les membranes délimitent également l'espace à l'intérieur de la cellule, séparant ainsi les substances initiales de la réaction et les enzymes capables de réaliser les réactions correspondantes.
6. Formation de contacts intercellulaires. Malgré le fait que l'épaisseur de la membrane est si petite qu'elle ne peut pas être distinguée à l'œil nu, d'une part, elle sert de barrière assez fiable pour les ions et les molécules, en particulier celles solubles dans l'eau, et d'autre part, elle assure leur transfert dans la cellule et à l'extérieur.
transport membranaire. Du fait que les cellules, en tant que systèmes biologiques élémentaires, sont des systèmes ouverts, pour assurer le métabolisme et l'énergie, maintenir l'homéostasie, la croissance, l'irritabilité et d'autres processus, le transfert de substances à travers la membrane est nécessaire - transport membranaire (Fig. 2.25) . Actuellement, le transport de substances à travers la membrane cellulaire est divisé en active, passive, endo- et exocytose.
Transport passif- il s'agit d'un type de transport qui se produit sans dépense d'énergie d'une concentration supérieure à une concentration inférieure. De petites molécules non polaires (0 2 , CO 2 ) solubles dans les lipides pénètrent facilement dans la cellule en Diffusion simple. Les insolubles dans les lipides, y compris les petites particules chargées, sont captées par des protéines porteuses ou passent par des canaux spéciaux (glucose, acides aminés, K +, PO 4 3-). Ce type de transport passif est appelé diffusion facilitée. L'eau pénètre dans la cellule par les pores de la phase lipidique, ainsi que par des canaux spéciaux tapissés de protéines. Le transport de l'eau à travers une membrane s'appelle osmose(Fig. 2.26).
L'osmose est extrêmement importante dans la vie d'une cellule, car si elle est placée dans une solution avec une concentration de sels plus élevée que dans une solution cellulaire, l'eau commencera à quitter la cellule et le volume du contenu vivant commencera à diminuer . Dans les cellules animales, la cellule dans son ensemble rétrécit et dans les cellules végétales, le cytoplasme est en retard sur la paroi cellulaire, appelée plasmolyse(Fig. 2.27).
Lorsqu'une cellule est placée dans une solution moins concentrée que le cytoplasme, l'eau est transportée dans la direction opposée - dans la cellule. Cependant, il y a des limites à l'extensibilité de la membrane cytoplasmique et la cellule animale finit par se rompre, alors que dans la cellule végétale, cela n'est pas autorisé par une paroi cellulaire solide. Le phénomène de remplissage de tout l'espace interne de la cellule avec le contenu cellulaire est appelé déplasmolyse. La concentration de sel intracellulaire doit être prise en compte lors de la préparation de médicaments, en particulier pour l'administration intraveineuse, car cela peut endommager les cellules sanguines (pour cela, une solution saline à 0,9% de chlorure de sodium est utilisée). Ceci n'est pas moins important dans la culture de cellules et de tissus, ainsi que d'organes d'animaux et de plantes.
transport actif procède à la dépense d'énergie ATP d'une concentration inférieure d'une substance à une concentration supérieure. Il est réalisé à l'aide de pompes à protéines spéciales. Les protéines pompent les ions K +, Na +, Ca 2+ et autres à travers la membrane, ce qui contribue au transport des substances organiques les plus importantes, ainsi qu'à l'émergence de l'influx nerveux, etc.
Endocytose- il s'agit d'un processus actif d'absorption de substances par la cellule, dans lequel la membrane forme des invaginations, puis forme des vésicules membranaires - phagosomes dans lequel sont enfermés les objets absorbés. Le lysosome primaire fusionne ensuite avec le phagosome pour former lysosome secondaire, ou phagolysosome, ou vacuole digestive. Le contenu de la vésicule est clivé par les enzymes du lysosome et les produits de clivage sont absorbés et assimilés par la cellule. Les résidus non digérés sont éliminés de la cellule par exocytose. Il existe deux principaux types d'endocytose : la phagocytose et la pinocytose.
Phagocytose- c'est le processus de capture par la surface cellulaire et d'absorption des particules solides par la cellule, et pinocytose- liquides. La phagocytose survient principalement dans les cellules animales (animaux unicellulaires, leucocytes humains), elle assure leur nutrition, et souvent la protection de l'organisme (Fig. 2.28).
Par pinocytose, il se produit l'absorption de protéines, de complexes antigène-anticorps dans le processus de réactions immunitaires, etc.. Cependant, de nombreux virus pénètrent également dans la cellule par pinocytose ou phagocytose. Dans les cellules des plantes et des champignons, la phagocytose est pratiquement impossible, car elles sont entourées de fortes membranes cellulaires.
Exocytose est le processus inverse de l'endocytose. Ainsi, les résidus alimentaires non digérés sont libérés des vacuoles digestives, les substances nécessaires à la vie de la cellule et de l'organisme dans son ensemble sont éliminées. Par exemple, la transmission de l'influx nerveux se produit en raison de la libération de médiateurs chimiques par le neurone qui envoie l'impulsion - médiateurs, et dans les cellules végétales, les glucides auxiliaires de la membrane cellulaire sont ainsi libérés.
Parois cellulaires des cellules végétales, des champignons et des bactéries. En dehors de la membrane, la cellule peut sécréter une charpente solide - membrane cellulaire, ou paroi cellulaire.
Chez les plantes, la paroi cellulaire est constituée de cellulose, conditionnés en faisceaux de 50 à 100 molécules. Les espaces entre eux sont remplis d'eau et d'autres glucides. La coquille d'une cellule végétale est imprégnée de canaux - plasmodesmes(Fig. 2.29), à travers lesquelles passent les membranes du réticulum endoplasmique.
Les plasmodesmes transportent des substances entre les cellules. Cependant, le transport de substances, telles que l'eau, peut également se produire le long des parois cellulaires elles-mêmes. Au fil du temps, diverses substances, notamment des tanins ou des substances analogues aux graisses, s'accumulent dans la membrane cellulaire des plantes, ce qui entraîne la lignification ou le bouchage de la paroi cellulaire elle-même, le déplacement de l'eau et la mort du contenu cellulaire. Entre les parois cellulaires des cellules végétales voisines, il y a des coussinets ressemblant à de la gelée - des plaques médianes qui les fixent ensemble et cimentent le corps de la plante dans son ensemble. Ils ne sont détruits que pendant le processus de maturation des fruits et lorsque les feuilles tombent.
Les parois cellulaires des cellules fongiques se forment chitine- des glucides contenant de l'azote. Ils sont assez forts et constituent le squelette externe de la cellule, mais, comme chez les plantes, ils empêchent la phagocytose.
Chez les bactéries, la paroi cellulaire contient des glucides avec des fragments de peptides - murein, cependant, son contenu varie considérablement dans différents groupes de bactéries. En dehors de la paroi cellulaire, d'autres polysaccharides peuvent également être libérés, formant une capsule muqueuse qui protège les bactéries des influences extérieures.
La coquille détermine la forme de la cellule, sert de support mécanique, remplit une fonction protectrice, fournit les propriétés osmotiques de la cellule, limitant l'étirement du contenu vivant et empêchant la rupture de la cellule, qui augmente en raison de l'afflux de l'eau. De plus, l'eau et les substances qui y sont dissoutes franchissent la paroi cellulaire avant d'entrer dans le cytoplasme ou, au contraire, à sa sortie, tandis que l'eau est transportée le long des parois cellulaires plus rapidement qu'à travers le cytoplasme.
9.5.1. L'une des principales fonctions des membranes est la participation au transport des substances. Ce processus est assuré par trois mécanismes principaux : la diffusion simple, la diffusion facilitée et le transport actif (Figure 9.10). Rappelez-vous les caractéristiques les plus importantes de ces mécanismes et des exemples de substances transportées dans chaque cas.
Illustration 9.10. Mécanismes de transport des molécules à travers la membrane
Diffusion simple- transfert de substances à travers la membrane sans la participation de mécanismes spéciaux. Le transport s'effectue le long d'un gradient de concentration sans consommation d'énergie. Les petites biomolécules - H2O, CO2, O2, urée, substances hydrophobes de faible poids moléculaire sont transportées par simple diffusion. Le taux de diffusion simple est proportionnel au gradient de concentration.
Diffusion facilitée- le transfert de substances à travers la membrane à l'aide de canaux protéiques ou de protéines porteuses spéciales. Elle est réalisée le long du gradient de concentration sans consommation d'énergie. Monosaccharides, acides aminés, nucléotides, glycérol, certains ions sont transportés. La cinétique de saturation est caractéristique - à une certaine concentration (saturante) de la substance transférée, toutes les molécules porteuses participent au transfert et la vitesse de transport atteint la valeur limite.
transport actif- nécessite également la participation de protéines porteuses particulières, mais le transfert s'effectue contre un gradient de concentration et nécessite donc de l'énergie. Grâce à ce mécanisme, les ions Na+, K+, Ca2+, Mg2+ sont transportés à travers la membrane cellulaire et les protons à travers la membrane mitochondriale. Le transport actif de substances est caractérisé par une cinétique de saturation.
9.5.2. Un exemple d'un système de transport qui effectue un transport actif d'ions est la Na+,K+ -adénosine triphosphatase (Na+,K+ -ATPase ou Na+,K+ -pompe). Cette protéine est située dans l'épaisseur de la membrane plasmique et est capable de catalyser la réaction d'hydrolyse de l'ATP. L'énergie libérée lors de l'hydrolyse de 1 molécule d'ATP est utilisée pour transférer 3 ions Na+ de la cellule vers l'espace extracellulaire et 2 ions K+ en sens inverse (Figure 9.11). Du fait de l'action de la Na + , K + -ATPase, une différence de concentration se crée entre le cytosol de la cellule et le liquide extracellulaire. Comme le transport des ions n'est pas équivalent, une différence de potentiels électriques apparaît. Ainsi, un potentiel électrochimique apparaît, qui est la somme de l'énergie de la différence de potentiels électriques Δφ et de l'énergie de la différence des concentrations de substances ΔС des deux côtés de la membrane.
Illustration 9.11. Schéma de Na+, K+ -pompe.
9.5.3. Transfert à travers les membranes de particules et de composés macromoléculaires
Parallèlement au transport de substances organiques et d'ions effectué par des transporteurs, il existe un mécanisme très spécial dans la cellule conçu pour absorber et éliminer les composés macromoléculaires de la cellule en modifiant la forme de la biomembrane. Un tel mécanisme est appelé transport vésiculaire.
Illustration 9.12. Types de transport vésiculaire : 1 - endocytose ; 2 - exocytose.
Lors du transfert de macromolécules, il se produit une formation séquentielle et une fusion de vésicules (vésicules) entourées d'une membrane. Selon le sens de transport et la nature des substances transférées, on distingue les types de transport vésiculaire suivants :
Endocytose(Figure 9.12, 1) - le transfert de substances dans la cellule. Selon la taille des vésicules résultantes, il y a:
un) pinocytose - absorption de macromolécules liquides et dissoutes (protéines, polysaccharides, acides nucléiques) à l'aide de petites bulles (150 nm de diamètre) ;
b) phagocytose — absorption de grosses particules, telles que des micro-organismes ou des débris cellulaires. Dans ce cas, de grosses vésicules se forment, appelées phagosomes, d'un diamètre supérieur à 250 nm.
La pinocytose est caractéristique de la plupart des cellules eucaryotes, tandis que les grosses particules sont absorbées par des cellules spécialisées - leucocytes et macrophages. Au premier stade de l'endocytose, des substances ou des particules sont adsorbées à la surface de la membrane, ce processus se produit sans consommation d'énergie. Au stade suivant, la membrane avec la substance adsorbée s'approfondit dans le cytoplasme; les invaginations locales résultantes de la membrane plasmique sont lacées à partir de la surface cellulaire, formant des vésicules, qui migrent ensuite dans la cellule. Ce processus est relié par un système de microfilaments et dépend de l'énergie. Les vésicules et les phagosomes qui pénètrent dans la cellule peuvent fusionner avec les lysosomes. Les enzymes contenues dans les lysosomes décomposent les substances contenues dans les vésicules et les phagosomes en produits de faible poids moléculaire (acides aminés, monosaccharides, nucléotides), qui sont transportés vers le cytosol, où ils peuvent être utilisés par la cellule.
Exocytose(Figure 9.12, 2) - le transfert de particules et de gros composés de la cellule. Ce processus, comme l'endocytose, procède à l'absorption d'énergie. Les principaux types d'exocytose sont:
un) sécrétion - élimination de la cellule des composés hydrosolubles qui sont utilisés ou affectent d'autres cellules du corps. Elle peut être réalisée aussi bien par des cellules non spécialisées que par des cellules des glandes endocrines, la muqueuse du tractus gastro-intestinal, adaptées à la sécrétion des substances qu'elles produisent (hormones, neurotransmetteurs, proenzymes), selon les besoins spécifiques de l'organisme .
Les protéines sécrétées sont synthétisées sur des ribosomes associés aux membranes du réticulum endoplasmique rugueux. Ces protéines sont ensuite transportées vers l'appareil de Golgi, où elles sont modifiées, concentrées, triées, puis emballées dans des vésicules, qui sont clivées dans le cytosol et fusionnent ensuite avec la membrane plasmique de sorte que le contenu des vésicules soit à l'extérieur de la cellule.
Contrairement aux macromolécules, les petites particules sécrétées, telles que les protons, sont transportées hors de la cellule en utilisant des mécanismes de diffusion facilitée et de transport actif.
b) excrétion - élimination de la cellule de substances inutilisables (par exemple, élimination d'une substance réticulaire des réticulocytes lors de l'érythropoïèse, qui est un reste agrégé d'organites). Le mécanisme d'excrétion, apparemment, consiste dans le fait que les particules libérées se trouvent d'abord dans la vésicule cytoplasmique, qui se confond ensuite avec la membrane plasmique.
membranes biologiques.
Le terme "membrane" (latin membrane - peau, film) a commencé à être utilisé il y a plus de 100 ans pour désigner la limite cellulaire, qui, d'une part, sert de barrière entre le contenu de la cellule et l'environnement extérieur , et d'autre part, comme une cloison semi-perméable à travers laquelle peuvent passer l'eau et certaines substances. Cependant, les fonctions de la membrane ne sont pas épuisées, puisque les membranes biologiques forment la base de l'organisation structurelle de la cellule.
La structure de la membrane. Selon ce modèle, la membrane principale est une bicouche lipidique, dans laquelle les queues hydrophobes des molécules sont tournées vers l'intérieur et les têtes hydrophiles sont tournées vers l'extérieur. Les lipides sont représentés par des phospholipides - dérivés du glycérol ou de la sphingosine. Les protéines sont attachées à la couche lipidique. Les protéines intégrales (transmembranaires) pénètrent à travers la membrane et y sont fermement associées; périphériques ne pénètrent pas et s'associent moins solidement à la membrane. Fonctions des protéines membranaires : maintien de la structure des membranes, réception et conversion des signaux de l'environnement. environnement, transport de certaines substances, catalyse de réactions se produisant sur les membranes. l'épaisseur de la membrane est de 6 à 10 nm.
Propriétés membranaires :
1. Fluidité. La membrane n'est pas une structure rigide, la plupart de ses protéines et lipides peuvent se déplacer dans le plan des membranes.
2. Asymétrie. La composition des couches externe et interne des protéines et des lipides est différente. De plus, les membranes plasmiques des cellules animales ont une couche de glycoprotéines à l'extérieur (glycocalyx, qui remplit les fonctions de signal et de récepteur, et est également important pour unir les cellules dans les tissus)
3. Polarité. L'extérieur de la membrane porte une charge positive, tandis que l'intérieur porte une charge négative.
4. Perméabilité sélective. Les membranes des cellules vivantes ne laissent passer, en plus de l'eau, que certaines molécules et ions de substances dissoutes (l'utilisation du terme "semi-perméabilité" en relation avec les membranes cellulaires n'est pas tout à fait correcte, puisque ce concept implique que la membrane ne laisse passer que du solvant molécules, tout en conservant toutes les molécules et les ions de soluté.)
La membrane cellulaire externe (plasmalemme) est un film ultramicroscopique de 7,5 nm d'épaisseur, composé de protéines, de phospholipides et d'eau. Film élastique, bien mouillé par l'eau et récupérant rapidement son intégrité après un dommage. Il a une structure universelle, celles typiques de toutes les membranes biologiques. La position limite de cette membrane, sa participation aux processus de perméabilité sélective, de pinocytose, de phagocytose, d'excrétion des produits excréteurs et de synthèse, en conjonction avec les cellules voisines et protégeant la cellule des dommages, rend son rôle extrêmement important. Les cellules animales à l'extérieur de la membrane sont parfois recouvertes d'une fine couche constituée de polysaccharides et de protéines - le glycocalyx. Les cellules végétales à l'extérieur de la membrane cellulaire ont une paroi cellulaire solide qui crée un support externe et maintient la forme de la cellule. Il est constitué de fibres (cellulose), un polysaccharide insoluble dans l'eau.
La membrane cellulaire est la structure qui recouvre l'extérieur de la cellule. On l'appelle aussi cytolemme ou plasmolemme.
Cette formation est construite à partir d'une couche bilipidique (bicouche) dans laquelle sont incorporées des protéines. Les glucides qui composent le plasmalemme sont à l'état lié.
La distribution des principaux composants du plasmalemme est la suivante: plus de la moitié de la composition chimique tombe sur les protéines, un quart est occupé par les phospholipides et un dixième est le cholestérol.
Membrane cellulaire et ses types
La membrane cellulaire est un film mince, qui est basé sur des couches de lipoprotéines et de protéines.
Par localisation, on distingue les organites membranaires, qui présentent certaines caractéristiques dans les cellules végétales et animales:
- mitochondries;
- noyau;
- réticulum endoplasmique;
- complexe de Golgi ;
- les lysosomes ;
- chloroplastes (dans les cellules végétales).
Il existe également une membrane cellulaire interne et externe (plasmolemme).
La structure de la membrane cellulaire
La membrane cellulaire contient des glucides qui la recouvrent sous la forme d'un glycocalyx. Il s'agit d'une structure supra-membranaire qui remplit une fonction barrière. Les protéines situées ici sont à l'état libre. Les protéines non liées sont impliquées dans les réactions enzymatiques, assurant la dégradation extracellulaire des substances.
Les protéines de la membrane cytoplasmique sont représentées par des glycoprotéines. Selon la composition chimique, des protéines sont isolées qui sont complètement incluses dans la couche lipidique (tout au long) - protéines intégrales. Egalement périphérique, n'atteignant pas l'une des surfaces du plasmalemme.
Les premiers fonctionnent comme des récepteurs, se liant aux neurotransmetteurs, aux hormones et à d'autres substances. Les protéines d'insertion sont nécessaires à la construction de canaux ioniques à travers lesquels les ions et les substrats hydrophiles sont transportés. Ces dernières sont des enzymes qui catalysent les réactions intracellulaires.
Propriétés fondamentales de la membrane plasmique
La bicouche lipidique empêche la pénétration de l'eau. Les lipides sont des composés hydrophobes présents dans la cellule sous forme de phospholipides. Le groupe phosphate est tourné vers l'extérieur et se compose de deux couches : la couche externe, dirigée vers le milieu extracellulaire, et la couche interne, délimitant le contenu intracellulaire.
Les zones solubles dans l'eau sont appelées têtes hydrophiles. Les sites d'acides gras sont dirigés à l'intérieur de la cellule, sous forme de queues hydrophobes. La partie hydrophobe interagit avec les lipides voisins, ce qui assure leur attachement les uns aux autres. La double couche a une perméabilité sélective dans différentes zones.
Ainsi, au milieu, la membrane est imperméable au glucose et à l'urée, les substances hydrophobes y passent librement : gaz carbonique, oxygène, alcool. Le cholestérol est important, la teneur de ce dernier détermine la viscosité de la membrane plasmique.
Fonctions de la membrane externe de la cellule
Les caractéristiques des fonctions sont brièvement listées dans le tableau :
| Fonction membranaire | La description |
| rôle barrière | Le plasmalemme remplit une fonction protectrice, protégeant le contenu de la cellule des effets d'agents étrangers. En raison de l'organisation particulière des protéines, des lipides, des glucides, la semi-perméabilité de la membrane plasmique est assurée. |
| Fonction de récepteur | À travers la membrane cellulaire, des substances biologiquement actives sont activées lors du processus de liaison aux récepteurs. Ainsi, les réactions immunitaires sont médiées par la reconnaissance d'agents étrangers par l'appareil récepteur des cellules localisées sur la membrane cellulaire. |
| fonction de transport | La présence de pores dans le plasmalemme vous permet de réguler le flux de substances dans la cellule. Le processus de transfert se déroule de manière passive (sans consommation d'énergie) pour les composés de faible poids moléculaire. Le transfert actif est associé à la dépense d'énergie libérée lors de la dégradation de l'adénosine triphosphate (ATP). Cette méthode a lieu pour le transfert de composés organiques. |
| Participation aux processus de digestion | Les substances se déposent sur la membrane cellulaire (sorption). Les récepteurs se lient au substrat, le déplaçant à l'intérieur de la cellule. Une vésicule se forme, se trouvant librement à l'intérieur de la cellule. En fusionnant, ces vésicules forment des lysosomes avec des enzymes hydrolytiques. |
| Fonction enzymatique | Enzymes, composants nécessaires de la digestion intracellulaire. Les réactions qui nécessitent la participation de catalyseurs se déroulent avec la participation d'enzymes. |
Quelle est l'importance de la membrane cellulaire
La membrane cellulaire est impliquée dans le maintien de l'homéostasie en raison de la grande sélectivité des substances entrant et sortant de la cellule (en biologie, on parle de perméabilité sélective).
Les excroissances du plasmolemme divisent la cellule en compartiments (compartiments) chargés de remplir certaines fonctions. Des membranes spécialement disposées, correspondant au schéma fluide-mosaïque, assurent l'intégrité de la cellule.