Membrană (biologie)

Membrana , in biologie celulara , este un ansamblu de molecule într - o foaie dublă de separare a celulei din mediul său și care delimitează celula citoplasmă , precum și organitele în interiorul acestuia. Membrana este un set complex de lipide , proteine și zaharuri (sau OSE) care reglementează schimbul de materie între interiorul și exteriorul celulei sau între două compartimente celulare de transportatori , înmugurirea de vezicule, fagocitoză , etc . Componentele cheie ale membranei biologice sunt fosfolipidele . Ei au capacitatea de a se autoorganiza într-o foaie dublă, cu capetele lor hidrofile îndreptate spre exterior și lanțurile lor hidrofobe îndreptate spre interiorul membranei.

Vorbim de membrană plasmatică , sau plasmalemă, atunci când delimitează o celulă (mediul interior este apoi citoplasma ). Noi vorbim de membrana intracelular, sau endomembrane, când o delimiteaza organelle ( de exemplu , mitocondriale , nucleare , lizozomale membrana , etc. ).

Istorie

Bistrat lipidic

O membrană este compusă dintr-un strat stratificat de lipide amfipatice sau amfipilice , fosfolipide în majoritatea cazurilor. Fiecare lipidă membranară constă dintr-un cap polar hidrofil orientat spre exteriorul membranei și o coadă hidrofobă (lanț de acizi grași saturați sau nesaturați) orientată spre interior. Grosimea unei membrane este de aproximativ 7,5  nm . Membrana citoplasmatică este calificată drept „dinamică” din cauza reînnoirii sale constante.

Autoorganizarea lipidelor membranare

În mediu apos, lipidele amfifile se organizează spontan sub formă de micele sau lipozomi în funcție de mărimea părții hidrofobe. Părțile hidrofobe se reunesc, iar capetele hidrofile sunt expuse mediului apos. Dacă partea hidrofobă nu este voluminoasă, lipidele vor forma micele, altfel vor forma lipozomi (cu membrană bistrat lipidică ). Acest aranjament are loc în mod natural, deoarece permite sistemului să aibă o entropie mai mare.

Model mozaic fluid

Termenul mozaic fluid , datorat lui Singer și Nicolson, este adesea folosit pentru a descrie atât compoziția, cât și comportamentul dinamic al membranelor biologice:

Principalele componente care influențează fluiditatea unei membrane sunt fosfolipidele nesaturate și colesterolul:

Membrana și tensiunea superficială

Per total, tensiunea superficială a unei membrane biologice este zero: nu este o bulă de săpun care izbucnește la cel mai mic contact! Pe de altă parte, această tensiune poate fi locală diferită de zero. Pe de o parte, capetele polare ale lipidelor, care nu sunt foarte fluide, tind să se compacteze, creând local un vârf de tensiune negativ. Pe de altă parte, cozile hidrofobe, foarte fluide, tind să ocupe mult spațiu, creând local un vârf de tensiune pozitiv. Pe măsură ce vârfurile de tensiune pozitivă și negativă se echilibrează, tensiunea totală a suprafeței rămâne zero.

Compoziţie

Ponderea diferiților constituenți ( carbohidrați , proteine și lipide ) variază de la un tip de celulă la altul. Cu toate acestea, putem da ca exemple valorile găsite pentru celulele roșii din sânge  :

În plus, această compoziție este în general asimetrică. Cu alte cuvinte, fiecare foaie a membranei are o compoziție specială. Această asimetrie a compoziției este, desigur, legată de o asimetrie a funcției. În ceea ce privește lipidele din membrană, stratul exterior este alcătuit în principal din glicolipide, colesterol, sfingomielină și fosfatidilcolină, iar stratul interior este alcătuit în principal din colesterol, fosfatidilinozitol, fosfatidilserină și fosfatidiletanolamină. Aveți grijă, totuși, o lipidă membranară din stratul exterior poate trece în stratul interior și invers datorită în special fenomenului cunoscut sub numele de flip-flop , fenomen care constă în schimbul de poziție al unei lipide a stratului exterior cu o lipidă a stratului interior.

Pe stratul exterior al tuturor membranelor plasmatice celulare, găsim reziduuri de zahăr care formează un strat de celule , un „strat” protector pentru celulă. Aceste osuri se conectează covalent la lipidele și proteinele membranei. Una din zece lipide este glicozilată, în timp ce marea majoritate a proteinelor (transmembranară și periferică externă) sunt.

Proprietățile membranei

Permeabilitate selectivă

În primul rând, membranele biologice constituie o barieră selectivă între interiorul și exteriorul unei celule sau ale unui compartiment celular (organit). Prin urmare, au proprietatea permeabilității selective , ceea ce face posibilă controlul intrării și ieșirii diferitelor molecule și ioni între mediul extern și cel intern. Acest lucru permite fiecărui organel celular, dar și întreaga celulă să aibă propria compoziție diferită de cea din exterior.

De la sine, membranele sunt permeabile doar la molecule hidrofobe mici (O 2, N 2 , glicerol , ...), prin difuzie simplă. Dar ele servesc drept suport pentru multe proteine ​​transmembranare al căror rol este de a regla schimburile transmembranare (de exemplu: canale ionice pentru transferuri de ioni , acvaporine pentru transferul de apă prin osmoză etc.). Este posibil să se distingă diferite tipuri de transfer prin membrană:

  1. Cele pasive de transport  : compuși de transport fără consum de energie ( de-a lungul gradientului electrochimic ). Există două tipuri de transport pasiv:
  2. Activ de transport  : transportul compușilor peste bistratul lipidic printr - o proteină de transport și a consumului de energie sub formă de ATP (împotriva gradientul electrochimice).

Moleculele mai mari sunt transportate peste membrane prin endocitoză (spre interior) și exocitoză (spre exterior).

Mai general, membrana servește ca o barieră selectivă în calea informațiilor biologice. Aceste informații iau forma unui hormon, zahăr, proteine ​​etc. Este captat de receptorii de membrană, proteine ​​capabile să recunoască în mod specific un compus. Această recunoaștere declanșează un mecanism de semnalizare a celulei, rezultând o reacție a celulei la semnalul pe care l-a primit.

Abilitatea de a sigila

Membranele au capacitatea de fuzionare și separare. Acest mecanism este preponderent în fenomenele de exocitoză și endocitoză.

Note și referințe

  1. (în) „Structura și dinamica membranelor”, Manual de fizică biologică vol. 1A și 1B, ed. R. Lipowsky și E. Sackmann, Amsterdam: Elsevier , 1995.
  2. (ro) Gobley NT, „Chemical Research gălbenuș de ou - Examinare comparativă a gălbenușului de ou și a materiei cerebrale”, J Pharm Chem , Vol. 11 : 409, 1847.
  3. (în) Langmuir I, „Constituția și proprietățile fundamentale ale solidelor și lichidelor. II. Lichide ”, J Am Chem Soc , vol. 39 : 1848, 1917.
  4. (în) Gorter și Grendel E. F., „Am straturi bimoleculare de lipoide pe cromocitele din sânge”, J Exp Med , Vol.41 (4): 439-443, 1925.
  5. (în) Danielli și JF Davson H., "O contribuție la teoria permeabilității filmelor subțiri", J Cell Comp Physiol , vol. 5 : 495-508, 1935.
  6. (în) Bangham AD, Standish și Watkins Messrs JC, "Difuzia ionilor monovalenți peste lamelele fosfolipidelor umflate", J Mol Biol , vol. 13 (1): 238-252, 1965.
  7. (ro) SJ Singer și Garth L. Nicolson , „  Modelul mozaicului fluid al structurii membranelor celulare  ” , Știință , vol.  175,18 februarie 1972, p.  720–731 ( ISSN  0036-8075 și 1095-9203 , PMID  4333397 , DOI  10.1126 / science.175.4023.720 , citit online , accesat la 21 septembrie 2016 )
  8. (fr) Yann Brassaglia, Biologie celulară 2 - lea  ediție, "Științe fundamentale" de colectare, ediția Maloine, 2004, p.7-8, ( ISBN  2 224 02862 8 )
  9. (fr) Yann Brassaglia, Biologie celulară 2 - lea  ediție, "Științe fundamentale" de colectare, ediția Maloine, 2004, p.11, ( ISBN  2 224 02862 8 )

Vezi și tu

Bibliografie

Articole similare

Link extern