Membrane cellulaire
définition
Les cellules sont les plus petites unités cohérentes qui composent les organes et les tissus. Chaque cellule est entourée d'une membrane cellulaire, une barrière qui consiste en une double couche spéciale de particules graisseuses, la soi-disant double couche lipidique. Les bicouches lipidiques peuvent être imaginées comme deux films de graisse empilés les uns sur les autres, qui en raison de leurs propriétés chimiques ne peuvent pas se séparer et former ainsi une unité très stable. Les membranes cellulaires remplissent de nombreuses fonctions différentes: elles sont utilisées pour la communication, la protection et comme poste de contrôle pour les cellules.
Quelles sont les différentes membranes cellulaires?
Non seulement la cellule elle-même est entourée d'une membrane, mais également les organites cellulaires. Les organites cellulaires sont de petites zones délimitées par une membrane dans la cellule, chacune ayant sa propre tâche. Ils diffèrent par leurs protéines, qui sont noyées dans les membranes et agissent comme des transporteurs pour les substances qui doivent être transportées à travers la membrane.
La membrane mitochondriale interne est une forme spéciale de la membrane cellulaire. Les mitochondries sont des organites qui sont importantes pour la cellule pour générer de l'énergie. Ils n'ont été absorbés dans la cellule humaine que plus tard au cours de l'évolution. Par conséquent, ils ont deux membranes bicouches lipidiques. L'extérieur est l'humain classique, l'interne la membrane spécifique de la mitochondrie. Il contient de la cardiolipine, un acide gras qui est intégré dans le film gras et ne peut être trouvé que dans la membrane interne et aucun autre.
Le corps humain ne contient que des cellules entourées d'une membrane cellulaire. Cependant, il existe également des cellules, telles que des bactéries, qui sont également entourées d'une paroi cellulaire. Les termes paroi cellulaire et membrane cellulaire ne peuvent donc pas être utilisés comme synonymes. Les parois cellulaires sont nettement plus épaisses et stabilisent également la membrane cellulaire. Les parois cellulaires ne sont pas nécessaires dans le corps humain car de nombreuses cellules individuelles peuvent se réunir pour former des associations fortes. Les bactéries, en revanche, sont des cellules unicellulaires, c'est-à-dire qu'elles ne sont constituées que d'une seule cellule qui serait significativement plus faible sans la paroi cellulaire.
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Structure de la membrane cellulaire
Les membranes cellulaires séparent différentes zones les unes des autres. Pour ce faire, ils doivent répondre à de nombreuses exigences différentes: tout d'abord, les membranes cellulaires sont constituées d'une double couche de deux films de graisse, eux-mêmes composés d'acides gras individuels. Les acides gras sont constitués d'un hydrosoluble, hydrophile Tête et à partir d'un insoluble dans l'eau, hydrophobe Queue. Les têtes s'attachent les unes aux autres dans un même plan, de sorte que la masse des queues pointe toutes dans une direction. D'autre part, une autre série d'acides gras s'accumule selon le même schéma. Cela crée la double couche, qui est délimitée à l'extérieur par les têtes et de cette façon une à l'intérieur hydrophobe Zone, c'est-à-dire une zone dans laquelle aucune eau ne peut pénétrer, crée.
Selon les molécules qui composent la tête d'un acide gras, elles ont des noms et des propriétés différents, mais celles-ci ne jouent qu'un rôle secondaire. Les acides gras peuvent être insaturés ou saturés, selon la queue et sa structure chimique. Les acides gras insaturés sont nettement plus rigides et provoquent une diminution de la fluidité de la membrane, tandis que les acides gras saturés augmentent la fluidité. La fluidité est une mesure de la mobilité et de la déformabilité de la bicouche lipidique. En fonction de la tâche et de l'état de la cellule, différents degrés de mobilité et de rigidité sont nécessaires, ce qui peut être obtenu grâce à l'incorporation supplémentaire de l'un ou l'autre type d'acide gras.
De plus, le cholestérol peut être intégré dans la membrane, ce qui abaisse massivement la fluidité et stabilise ainsi la membrane. En raison de cette structure, seules de très petites substances insolubles dans l'eau peuvent facilement surmonter la membrane.
Cependant, étant donné que des substances beaucoup plus grosses et insolubles dans l'eau doivent également traverser la membrane pour être transportées dans ou hors de la cellule, des protéines et des canaux de transport sont nécessaires. Ceux-ci sont stockés dans la membrane entre les acides gras. Puisque ces canaux sont passables pour certaines molécules et pas pour d'autres, on en parle Semi-perméabilité la membrane cellulaire, c'est-à-dire une perméabilité partielle.
Le dernier élément constitutif de la membrane cellulaire sont les récepteurs. Les récepteurs sont également de grosses protéines qui sont principalement produites dans la cellule elle-même puis intégrées dans la membrane. Vous pouvez soit les couvrir complètement, soit être pris en charge uniquement de l'extérieur. En raison de leur structure chimique, les transporteurs, canaux et récepteurs restent fermement dans et sur la membrane et ne peuvent pas s'en détacher facilement. Cependant, ils peuvent être déplacés latéralement à différents endroits dans la membrane, selon l'endroit où ils sont nécessaires.
Enfin, il peut encore y avoir des chaînes de sucre à l'extérieur de la membrane cellulaire, en termes techniques Glycocalyx appelé. Par exemple, ils sont à la base du système de groupe sanguin. Étant donné que la membrane cellulaire se compose de tant de blocs de construction différents qui peuvent également varier leur emplacement exact, elle est également connue sous le nom de modèle de mosaïque liquide.
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Épaisseur de la membrane cellulaire
Les membranes cellulaires ont une épaisseur d'environ 7 nm, c'est-à-dire extrêmement fines, mais toujours robustes et insurmontables pour la plupart des substances. Les zones de la tête ont chacune environ 2 nm d'épaisseur, pendant la hydrophobe La zone de la queue mesure 3 nm de large. Cette valeur ne varie guère entre les différents types de cellules du corps humain.
Quels sont les composants de la membrane cellulaire?
Fondamentalement, la membrane cellulaire est constituée d'une double couche de phospholipides. Les phospholipides sont des éléments constitutifs constitués d'une tête et d'une queue qui aiment l'eau, c'est-à-dire hydrophiles, qui sont formées de deux acides gras. La partie constituée d'acides gras est hydrophobe, ce qui signifie qu'elle repousse l'eau.
Dans la double couche de phospholipides, les composants hydrophobes pointent l'un vers l'autre. Les parties hydrophiles pointent vers l'extérieur et l'intérieur de la cellule. Cette structure de la membrane permet de séparer deux milieux aqueux l'un de l'autre.
La membrane cellulaire contient également des sphingolipides et du cholestérol. Ces substances régulent la structure et la fluidité de la membrane cellulaire. La fluidité est une mesure de la capacité des protéines à se déplacer dans la membrane cellulaire. Plus la fluidité d'une membrane cellulaire est élevée, plus il est facile pour les protéines de s'y déplacer.
De plus, il existe de nombreuses protéines différentes dans la membrane cellulaire. Ces protéines sont utilisées pour transporter des substances à travers la membrane ou pour interagir avec l'environnement. Cette interaction peut être obtenue par une liaison directe entre des cellules voisines ou par des substances messagères qui se lient aux protéines membranaires.
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Phospholipides dans la membrane cellulaire
Les phospholipides sont le principal composant de la membrane cellulaire. Les phospholipides sont amphiphiles. Cela signifie qu'ils sont constitués d'une partie hydrophile et d'une partie hydrophobe. Cette propriété des phospholipides permet de séparer l'intérieur de la cellule de l'environnement.
Il existe différentes formes de phospholipides. Le squelette hydrophile des phospholipides est constitué de glycérine ou de sphingosine. Les deux formes ont en commun le fait que deux chaînes hydrocarbonées hydrophobes sont attachées à la structure de base.
Cholestérol dans la membrane cellulaire
Le cholestérol est contenu dans la membrane cellulaire pour aider à réguler la fluidité. Une fluidité constante est très importante pour maintenir les processus de transport de la membrane cellulaire. À des températures élevées, la membrane cellulaire a tendance à devenir trop fluide. Les liaisons entre les phospholipides, qui sont déjà faibles dans des circonstances normales, sont encore plus faibles à des températures élevées. En raison de sa structure rigide, le cholestérol aide à maintenir une certaine force.
Il semble différent à basse température. Ici, la membrane peut devenir trop serrée. Les phospholipides, qui ont des acides gras saturés comme composant hydrophobe, deviennent particulièrement solides. Cela signifie que les phospholipides peuvent être très proches les uns des autres. Dans ce cas, le cholestérol stocké dans la membrane cellulaire provoque une fluidité accrue, car le cholestérol contient une structure annulaire rigide et agit ainsi comme un espaceur.
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- LDL - «lipoprotéine de basse densité»
- HDL - "lipoprotéine haute densité"
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Fonctions de la membrane cellulaire
Comme le suggère la structure complexe des membranes cellulaires, elles doivent remplir de nombreuses fonctions différentes, qui peuvent varier considérablement selon le type et l'emplacement de la cellule. D'une part, les membranes représentent généralement une barrière, une fonction à ne pas sous-estimer. D'innombrables réactions ont lieu en parallèle dans notre corps à un moment donné. S'ils se déroulaient tous dans la même pièce, ils s'influenceraient fortement et même s'annuleraient mutuellement. Un processus métabolique régulé ne serait pas possible et les humains tels qu'ils existent et fonctionnent dans leur ensemble seraient inconcevables.
Ils servent également de moyen de transport pour une grande variété de substances qui sont transportées à travers la membrane au moyen de transporteurs. Afin de pouvoir travailler ensemble en tant qu'organe, les cellules individuelles doivent être en contact via leurs membranes. Ceci est réalisé grâce à diverses protéines et récepteurs de connexion. Les cellules peuvent utiliser les récepteurs pour s'identifier, communiquer entre elles et échanger des informations. Par exemple. le glycocalyx comme l'une des nombreuses caractéristiques distinctives entre les cellules propres et étrangères du corps. Les récepteurs sont des protéines qui captent les signaux de l'extérieur de la cellule et les transmettent au noyau cellulaire et donc au «cerveau» de la cellule. En fonction des propriétés chimiques de la particule chimique qui s'est amarrée sur le récepteur, elle se situe soit à l'extérieur de la cellule, soit dans la cellule, soit dans la membrane cellulaire.
Mais les cellules elles-mêmes peuvent également transmettre des informations. Les plus célèbres de nos corps sont les cellules nerveuses. Pour qu'ils remplissent leur fonction, leurs membranes doivent être capables de conduire des signaux électriques. Les signaux électriques sont dus à des charges différentes à l'intérieur et à l'extérieur des cellules. Cette différence de charge, également appelée gradient, doit être maintenue. Dans ce contexte, on parle d'un potentiel membranaire. Les membranes cellulaires séparent les zones différemment chargées les unes des autres, mais contiennent en même temps des canaux qui permettent une brève inversion des rapports de charge afin que le courant réel et donc les informations à transmettre puissent circuler. Ce phénomène est également appelé potentiel d'action.
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Processus de transport dans la membrane cellulaire
La membrane cellulaire en tant que telle est imperméable aux molécules et aux ions plus gros. Pour qu'un échange entre l'intérieur de la cellule et l'environnement puisse avoir lieu, il y a des protéines dans la membrane cellulaire qui transportent diverses molécules dans et hors de la cellule.
Avec ces protéines, une distinction est faite entre les canaux par lesquels une substance passe passivement dans ou hors de la cellule le long de la différence de concentration. D'autres protéines doivent générer de l'énergie pour transporter activement des substances à travers la membrane cellulaire.
Les vésicules sont une autre forme de transport importante. Les vésicules sont de petites bulles qui sont pincées de la membrane cellulaire. Les substances produites dans la cellule peuvent être libérées dans l'environnement par ces vésicules. De plus, des substances peuvent également être éliminées de l'environnement cellulaire.
Différences par rapport à la membrane cellulaire des bactéries - pénicilline
La membrane cellulaire de les bactéries diffère à peine de celle du corps humain. La grande différence entre les cellules réside dans le paroi cellulaire supplémentaire de la bactérie. La paroi cellulaire se fixe à l'extérieur de la membrane cellulaire et de cette manière stabilise et protège la bactérie, qui sans elle serait vulnérable. elle est hors Murein, une particule de sucre spéciale, dans laquelle d'autres protéines peuvent être incorporées, comme le Locomotion et reproduction servir. pénicilline peut perturber la synthèse de la paroi cellulaire et fonctionne ainsi bactéricide, c'est-à-dire qu'il tue la bactérie. De cette manière, une action ciblée contre les bactéries pathogènes est possible sans détruire en même temps les propres cellules de l'organisme.
