En 1972, la théorie a été avancée selon laquelle une membrane partiellement perméable entoure la cellule et effectue un certain nombre de tâches vitales, et la structure et la fonction des membranes cellulaires sont des questions importantes concernant le bon fonctionnement de toutes les cellules du corps. La théorie cellulaire s'est généralisée au 17ème siècle, avec l'invention du microscope. Il est devenu connu que les tissus végétaux et animaux sont composés de cellules, mais en raison de la faible résolution de l'appareil, il était impossible de voir les barrières autour de la cellule animale. Au 20e siècle, la nature chimique de la membrane a été étudiée plus en détail, il a été constaté que les lipides en sont la base.
Structure et fonction des membranes cellulaires
La membrane cellulaire entoure le cytoplasme des cellules vivantes, séparant physiquement les composants intracellulaires de l'environnement extérieur. Les champignons, les bactéries et les plantes ont également des parois cellulaires qui offrent une protection et empêchent le passage de grosses molécules. Les membranes cellulaires jouent également un rôle dansformation du cytosquelette et fixation à la matrice extracellulaire d'autres particules vitales. Cela est nécessaire pour les maintenir ensemble, formant les tissus et les organes du corps. Les caractéristiques structurelles de la membrane cellulaire comprennent la perméabilité. La fonction principale est la protection. La membrane est constituée d'une couche de phospholipides avec des protéines intégrées. Cette partie est impliquée dans des processus tels que l'adhésion cellulaire, la conduction ionique et les systèmes de signalisation et sert de surface de fixation pour plusieurs structures extracellulaires, notamment la paroi, le glycocalyx et le cytosquelette interne. La membrane maintient également le potentiel de la cellule en agissant comme un filtre sélectif. Il est sélectivement perméable aux ions et aux molécules organiques et contrôle le mouvement des particules.
Mécanismes biologiques impliquant la membrane cellulaire
1. Diffusion passive: Certaines substances (petites molécules, ions), comme le dioxyde de carbone (CO2) et l'oxygène (O2), peuvent diffuser à travers la membrane plasmique. La coque agit comme une barrière à certaines molécules et ions qui peuvent se concentrer de part et d'autre.
2. Canal transmembranaire et protéine de transport: les nutriments tels que le glucose ou les acides aminés doivent pénétrer dans la cellule, et certains produits métaboliques doivent en sortir.
3. L'endocytose est le processus par lequel les molécules sont absorbées. Une légère déformation (invagination) se crée dans la membrane plasmique, dans laquelle la substance à transporter est avalée. Cela requierténergie et est donc une forme de transport actif.
4. Exocytose: se produit dans diverses cellules pour éliminer les résidus non digérés de substances apportées par l'endocytose afin de sécréter des substances telles que des hormones et des enzymes et de transporter la substance complètement à travers la barrière cellulaire.
Structure moléculaire
La membrane cellulaire est une membrane biologique, composée principalement de phospholipides et séparant le contenu de la cellule entière de l'environnement extérieur. Le processus de formation se produit spontanément dans des conditions normales. Afin de comprendre ce processus et de décrire correctement la structure et les fonctions des membranes cellulaires, ainsi que leurs propriétés, il est nécessaire d'évaluer la nature des structures phospholipidiques, caractérisées par une polarisation structurelle. Lorsque les phospholipides du milieu aquatique du cytoplasme atteignent une concentration critique, ils se combinent en micelles, qui sont plus stables dans le milieu aquatique.
Propriétés de la membrane
- Stabilité. Cela signifie qu'après la formation de la membrane, il est peu probable qu'elle s'effondre.
- Force. La membrane lipidique est suffisamment fiable pour empêcher le passage d'une substance polaire; les substances dissoutes (ions, glucose, acides aminés) et les molécules beaucoup plus grosses (protéines) ne peuvent pas traverser la bordure formée.
- Caractère dynamique. C'est peut-être la propriété la plus importante lorsque l'on considère la structure de la cellule. La membrane cellulaire peutêtre sujet à diverses déformations, peut être plié et plié sans s'effondrer. Dans des circonstances particulières, telles que la fusion de vésicules ou le bourgeonnement, il peut être rompu, mais seulement temporairement. À température ambiante, ses constituants lipidiques sont en mouvement constant et chaotique, formant une frontière fluide stable.
Modèle de mosaïque liquide
Parlant de la structure et des fonctions des membranes cellulaires, il est important de noter que dans la vision moderne, la membrane en tant que modèle de mosaïque liquide a été considérée en 1972 par les scientifiques Singer et Nicholson. Leur théorie reflète trois caractéristiques principales de la structure membranaire. Les protéines membranaires intégrales fournissent un modèle de mosaïque pour la membrane, et elles sont capables de mouvement latéral dans le plan en raison de la nature variable de l'organisation lipidique. Les protéines transmembranaires sont également potentiellement mobiles. Une caractéristique importante de la structure de la membrane est son asymétrie. Quelle est la structure d'une cellule ? Membrane cellulaire, noyau, protéines, etc. La cellule est l'unité de base de la vie, et tous les organismes sont constitués d'une ou plusieurs cellules, chacune ayant une barrière naturelle la séparant de son environnement. Cette bordure externe de la cellule est également appelée membrane plasmique. Il est composé de quatre types de molécules différentes: les phospholipides, le cholestérol, les protéines et les glucides. Le modèle de mosaïque liquide décrit la structure de la membrane cellulaire comme suit: flexible et élastique, de consistance similaire à l'huile végétale, de sorte que toutles molécules individuelles flottent simplement dans le milieu liquide, et elles sont toutes capables de se déplacer latéralement dans cette coquille. Une mosaïque est quelque chose qui contient de nombreux détails différents. Dans la membrane plasmique, il est représenté par des phospholipides, des molécules de cholestérol, des protéines et des glucides.
Phospholipides
Les phospholipides constituent la structure de base de la membrane cellulaire. Ces molécules ont deux extrémités distinctes: une tête et une queue. L'extrémité de tête contient un groupe phosphate et est hydrophile. Cela signifie qu'il est attiré par les molécules d'eau. La queue est constituée d'atomes d'hydrogène et de carbone appelés chaînes d'acides gras. Ces chaînes sont hydrophobes, elles n'aiment pas se mélanger aux molécules d'eau. Ce processus est similaire à ce qui se passe lorsque vous versez de l'huile végétale dans de l'eau, c'est-à-dire qu'elle ne s'y dissout pas. Les caractéristiques structurelles de la membrane cellulaire sont associées à ce que l'on appelle la bicouche lipidique, constituée de phospholipides. Les têtes de phosphate hydrophiles sont toujours situées là où il y a de l'eau sous forme de liquide intracellulaire et extracellulaire. Les queues hydrophobes des phospholipides dans la membrane sont organisées de telle manière qu'elles les maintiennent à l'écart de l'eau.
Cholestérol, protéines et glucides
Quand les gens entendent le mot "cholestérol", ils pensent généralement que c'est mauvais. Cependant, le cholestérol est en fait un composant très important des membranes cellulaires. Ses molécules sont constituées de quatre cycles d'atomes d'hydrogène et de carbone. Ils sont hydrophobes et se trouvent parmi les queues hydrophobes de la bicouche lipidique. Leur importance réside dansmaintenant la consistance, ils renforcent les membranes, empêchant le croisement. Les molécules de cholestérol empêchent également les queues de phospholipides d'entrer en contact et de durcir. Cela garantit fluidité et flexibilité. Les protéines membranaires agissent comme des enzymes pour accélérer les réactions chimiques, agissent comme des récepteurs pour des molécules spécifiques ou transportent des substances à travers la membrane cellulaire.
Les glucides, ou saccharides, se trouvent uniquement du côté extracellulaire de la membrane cellulaire. Ensemble, ils forment le glycocalyx. Il fournit un rembourrage et une protection à la membrane plasmique. Sur la base de la structure et du type de glucides dans le glycocalyx, le corps peut reconnaître les cellules et déterminer si elles doivent être présentes ou non.
Protéines membranaires
La structure de la membrane cellulaire d'une cellule animale ne peut être imaginée sans un composant aussi important que la protéine. Malgré cela, leur taille peut être nettement inférieure à celle d'un autre composant important - les lipides. Il existe trois protéines membranaires principales.
- Intégral. Ils recouvrent complètement la bicouche, le cytoplasme et l'environnement extracellulaire. Ils remplissent une fonction de transport et de signalisation.
- Périphérique. Les protéines sont attachées à la membrane par des liaisons électrostatiques ou hydrogène au niveau de leurs surfaces cytoplasmiques ou extracellulaires. Ils sont principalement impliqués comme moyen de fixation pour les protéines intégrales.
- Transmembranaire. Ils remplissent des fonctions enzymatiques et de signalisation, et modulent également la structure de base de la bicouche lipidique de la membrane.
Fonctions des membranes biologiques
L'effet hydrophobe, qui régule le comportement des hydrocarbures dans l'eau, contrôle les structures formées par les lipides membranaires et les protéines membranaires. De nombreuses propriétés des membranes sont conférées par les porteurs de bicouches lipidiques, qui forment la structure de base de toutes les membranes biologiques. Les protéines membranaires intégrales sont partiellement cachées dans la bicouche lipidique. Les protéines transmembranaires ont une organisation spécialisée d'acides aminés dans leur séquence primaire.
Les protéines membranaires périphériques sont très similaires aux protéines solubles, mais elles sont également liées à la membrane. Les membranes cellulaires spécialisées ont des fonctions cellulaires spécialisées. Comment la structure et les fonctions des membranes cellulaires affectent-elles le corps ? La fonctionnalité de tout l'organisme dépend de la façon dont les membranes biologiques sont disposées. A partir des organites intracellulaires, des interactions extracellulaires et intercellulaires des membranes, se créent les structures nécessaires à l'organisation et à l'accomplissement des fonctions biologiques. De nombreuses caractéristiques structurelles et fonctionnelles sont communes aux bactéries, aux cellules eucaryotes et aux virus enveloppés. Toutes les membranes biologiques sont construites sur une bicouche lipidique, qui détermine la présence d'un certain nombre de caractéristiques communes. Les protéines membranaires ont de nombreuses fonctions spécifiques.
- Contrôle. Les membranes plasmiques des cellules définissent les limites de l'interaction de la cellule avec l'environnement.
- Transports. Les membranes intracellulaires des cellules sont divisées en plusieurs blocs fonctionnels avec différentscomposition interne, dont chacune est soutenue par la fonction de transport nécessaire en combinaison avec la perméabilité de contrôle.
- Transduction du signal. La fusion membranaire fournit un mécanisme de notification vésiculaire intracellulaire et empêche divers types de virus de pénétrer librement dans la cellule.
Signification et conclusions
La structure de la membrane cellulaire externe affecte tout le corps. Il joue un rôle important dans la protection de l'intégrité en ne laissant pénétrer que des substances sélectionnées. C'est également une bonne base pour ancrer le cytosquelette et la paroi cellulaire, ce qui aide à maintenir la forme de la cellule. Les lipides représentent environ 50 % de la masse membranaire de la plupart des cellules, bien que cela varie selon le type de membrane. La structure de la membrane cellulaire externe des mammifères est plus complexe, elle contient quatre phospholipides principaux. Une propriété importante des bicouches lipidiques est qu'elles se comportent comme un fluide bidimensionnel dans lequel les molécules individuelles peuvent librement tourner et se déplacer latéralement. Une telle fluidité est une propriété importante des membranes, qui est déterminée en fonction de la température et de la composition lipidique. En raison de la structure cyclique des hydrocarbures, le cholestérol joue un rôle dans la détermination de la fluidité des membranes. La perméabilité sélective des membranes biologiques aux petites molécules permet à la cellule de contrôler et de maintenir sa structure interne.
Considérant la structure de la cellule (membrane cellulaire, noyau, etc.), on peut conclure queque le corps est un système d'autorégulation qui ne peut pas se nuire sans aide extérieure et qui cherchera toujours des moyens de restaurer, de protéger et de faire fonctionner correctement chaque cellule.
