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