Membrană celulară
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Membrana celulară(membrana plasmatica, plasmalema) este o structură celulară, ce delimitează si compartimentează conţinutul celular. Constituie o bariera selectiva pentru pasajul moleculelor şi ionilor. Este o structură bidimensionala continua (grosime de 6-9 nm) cu proprietaţi caracteristice de permeabilitate selectivă, ce conferă individualitate celulei (1996, Voiculeţ si Puiu).
Cuprins |
[modifică] Rol
- Transportul de substanţe;
- asigurarea homeostazei;
- protejarea spaţiului celular;
- conferirea unei forme celulei;
- echilibru osmotic; (osmoză)
- permeabilitate selectivă (vezi mai jos);
- participă în cadrul proceselor metabolice;
- comunicarea bidirecţională între celule şi mediul extern;
- locomoţia.
[modifică] Structură
Membrana celulară este formată din lipide si proteine. Elementul structural fundamental al membranelor celulare este dublul strat lipidic care se comportă ca o barieră impenetrabilă pentru majoritatea moleculelor aqua-solubile. Proteinele membranare, asociate dublului strat lipidic, asigura funcţionalitatea membranei.
[modifică] Lipidele
Membrana celulară constă din 3 tipuri de lipide: fosfolipide, glicolipide şi steroli. Fosfolipidele şi glicolipidele constau dintr-un cap hidrofil şi o coadă hidrofobă. Colesterolul, cel mai cunoscut dintre steroli, este cel care conferă mebranei rigiditatea, fiind poziţionat între capetele hidrofobe ale lipidelor şi nepermiţându-le să se contracte.
[modifică] Proteinele
Proteinele sunt fie înglobate în membrana lipidică (transmembranare) fie asociate suprafeţei acesteia (proteine membranare periferice si proteine legate prin lipide). Există mai multe tipuri de proteine, incluzând:
- Proteină-marker;
- Receptori;
- de susţinere;
- de transport.
Proteinele sunt implicate in multiple procese:
- transportul molecular si ionic transmembranar;
- realizarea conexiunilor intercelulare si a ancorarii celulelor in matricea extracelulara;
- desfasurarea reactiilor enzimatice asociate structurilor membranare;
- controlol fluxului de informaţie intre celula si mediu prin recunoaşterea ,legarea şi transmiterea moleculelor-semnal;
- imunitatea celulara;
[modifică] Modelul mozaicului fluid
Modelul mozaicului fluid, propus de Jonathan S. Singer şi Garth L. Nicholson, prezintă membrana celulară ca un model fluid mozaicat, unde numeroasele componentele structurale se pot deplasa liber.
La suprafata membranei celulei animale se afla proteine periferice si glucide sub forma de glicolipide si glicoproteine. Setul de proteine si glucide de pe suprafata plasmalemei fiecarei celule animale, numit glicocalix, este specific, constituind “buletinul de identitate” al acesteea. Membrana celulei vegetale este protejata de un perete cellular rigit. Acesta este format din celuloza si este permeabil pentru apa, unele molecule organice.
[modifică] Fluiditatea bistratului lipidic
Lipidele si proteinele membranare sunt antrenate in diferite tipuri de mişcari in interiorul membranei. Aceasta se datorează mobilităţii moleculelor lipidice: capacitatea moleculelor lipidice de a difuza în interiorul bistraturilor. Difuziunea laterală are loc foarte rapid, moleculele lipidice efectuând schimb de locuri cu moleculele învecinate. O moleculă lipidică străbate aprox. 2 micrometrii în timp de o secundă, adică poate să ajungă de la un capăt la altul al unei celule bacteriene de talia E. coli. Mişcarea are loc în planul bistratului. Mişcarea de rotaţie se referă la mişcarea pe care o efectuează fiecare moleculă lipidică în jurul axei longitudinale a moleculei; este şi ea rapidă. Difuziunea trasversală este rară; apare, în medie, o dată la o lună pentru fiecare moleculă (bistraturi lipidice artificiale)! Cu alte cuvinte, moleculele lipidice rămân o lungă perioadă de timp în acelaşi monostrat. În membranele celulare există proteine speciale denumite translocatori fosfolipidici sau flipaze care potenţează o mişcare „flip-flop” rapidă din monostratul citosolic în cel lumenal.(2002, Dragoş)
[modifică] Asimetria bistratului lipidic
Distributia asimetrica a moleculelor membranare joaca un rol esential in realizarea functiilor celulare. Distributia asimetrica a componentelor lipidice pe cele doua feţe ale dublului strat lipidic determina o fluiditate diferita celor doua straturi lipidice. Explicaţia asimetriei in distribuţia lipidelor membranare constă in procesul de biosinteză a lipidelor şi se bazează pe mişcarea flip-flop a acestor molecule, care este catalizata de fosfatil-translocaza la nivelul reticolului endoplasmatic. În multe celule, distribuţia asimetrica a lipidelor si proteinelor conduce la delimitarea unor domenii specfice in membranele plasmatice. Astfel, membrana celulelor epiteliale este împarţita in doua domenii distincte: apical si latero-bazal, ambele avand un continut proteic si lipidic diferit.(1996, Voiculeţ si Puiu)
[modifică] Scheletul membranei
[modifică] Proprietăţi
[modifică] Transport membranar
[modifică] Transport activ
Transportul activ se face impotriva gradientului de concentratie – din regiunea unde concentratia atomilor sau a moleculelor este mai mica in regiunea unde concentratia lor este mai mare. Acest transport suscita consum de energie si este realizat de proteine-transportatoare speciale. Moleculele de dimensiuni mari (proteinele, lipidele, acizii nucleici) nu pot trece direct prin plasmalema, transportul lor realizindu-se pe calea endocitozei. Endocitoza particulelor solide este numita fagocitoza, iar a lichidelor – pinocitoza. Evacuarea particulelor solide este o fagocitoza negativa, iar a lichidelor – pinocitoza negativa.
[modifică] Transport pasiv
Transportul pasiv se realizeaza dupa gradientul de concentratie – din regiunea unde concentratia atomilor sau a moleculelor este mai mare in regiunea unde concentratia lor este mai mica. Acest transport nu necesita consum de energie si are loc pe calea diviziunii simple sau a diviziunii facilate. Difuziunea simpla se realizeaza prin porii formati de molecule proteice sau cu participarea componentilor lipidici ai membranei. Difiziunea facilitata este asigurata de proteine-transportatoare de membara, care se leaga selective cu anumiti ioni sau molecule, transportindu-le prin membrane. Difuziunea apei se numeste osmoza. In cazul in care concentratia solutiei din afara celulei este mai mare decit in celula, apa paraseste celula. In acest caz, volumul vacuolelor, partial al citoplasmei, se micsoreaza si citoplasma parietata se indeparteaza de membrana. Acest fenomen este numit plasmoliza. Daca celula plasmolizata este pusa in apa, aceasta va patrunde in celula, restabilind volumul ei initial. Fenomenul este numit deplasmoliza.
[modifică] Istoric
Membrana celulară a fost pentru prima dată observată de Robert Hooke, însă acesta a considerat-o parte integrală a unei celule unitare. Abia în 1855 Karl Wilhelm von Nägeli şi Carl Eduard Cramer au emis ipoteza existenţei unei membrane celulare responsabile pentru secreţia extracelulară şi menţinerea presiunii intracelulare. În 1935, Hugh Daveson şi James Frederic Danielli au sugerat structura bilipidică a membranei celulare, iar în 1972, Nicholson şi Singer au formulat modelul mozaicului fluid. Acest model a fost modificat datorită descoperirii unor structuri ce compartimentalizează membrana celulară. Acestea cuprind: zonele de joncţiune intercelulară; "barierele" membranare formate de complexe multiproteice sau de specializări ale citoscheletului subcortical; subdomenii membranare cu o compoziţie proteo-lipidică specifică, cum ar fi cele insolubile in detergenţi (lipid rafts). Aceasta organizare complexă a membranei este importantă, între altele, pentru polaritatea celulei şi pentru organizarea semnalelor primite din exterior.
