Structura membranei celulare

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 funcționalitatea membranei.

Lipidele

Membrana celulară constă din 3 tipuri de lipide: fosfolipide, glicolipide și steroli. Fosfolipidele

și glicolipidele constau dintr-uncap hidrofil și o coadă hidrofobă. Colesterolul, cel mai

cunoscut dintre steroli, este cel care conferă membranei rigiditatea, fiind poziționat între

capetele hidrofobe ale lipidelor și nepermițându-le să se contracte.

Proteinele

Proteinele sunt fie înglobate în membrana lipidică (transmembranare), fie asociate suprafeței

acesteia (proteine membranare periferice și proteine legate prin lipide). Există mai multe

tipuri de proteine, incluzând:

Proteină-marker;

Receptori;

de susținere;

de transport.

Proteinele sunt implicate în multiple procese:

transportul molecular și ionic transmembranar;

realizarea conexiunilor intercelulare și a ancorării celulelor în matricea extracelulară;

desfășurarea reacțiilor enzimatice asociate structurilor membranare;

controlol fluxului de informație între celulă și mediu prin recunoașterea, legarea și

transmiterea moleculelor-semnal;

imunitatea celulară;

Modelul mozaicului fluid

Modelul mozaicului fluid, propus de Jonathan S. Singer și Garth L. Nicholson, prezintă

membrana celulară ca un model fluid mozaicat, unde numeroasele componente structurale

se pot deplasa liber.

La suprafața membranei celulei animale se află proteine periferice și glucide sub formă de

glicolipide și glicoproteine. Setul de proteine și glucide (de pe suprafata plasmalemei fiecărei

celule animale) se numește glicocalix și este specific, constituind “buletinul de identitate” al

acesteia. Membrana celulei vegetale este protejată de un perete celular rigid. Acesta este

format din celuloză și este permeabil pentru apă, precum și pentru unele molecule organice.

Fluiditatea bistratului lipidic

Lipidele și proteinele membranare sunt antrenate în diferite tipuri de mișcări în interiorul

membranei. Aceasta se datorează mobilității 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 micrometri în timp de o secundă, adică poate să ajungă de la un capăt la

altul al unei celule bacteriene de talia E. coli. Mișcarea are loc în planul bistratului. Mișcarea

de rotație se referă la mișcarea pe care o efectuează fiecare moleculă lipidică în jurul axei

longitudinale a moleculei, de asemenea 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 același monostrat. În membranele

celulare există proteine speciale denumite translocatori fosfolipidici sau flipaze care

potențează o mișcare „flip-flop” rapidă din monostratul citosolic în cel lumenal.

Asimetria bistratului lipidic

Distribuția asimetrică a moleculelor membranare joacă un rol esenițal în realizarea funcțiilor

celulare. Distribuția asimetrică a componentelor lipidice pe cele două fețe ale dublului strat

lipidic determină o fluiditate diferită a celor două straturi lipidice. Explicația asimetriei în

distribuția lipidelor membranare constă în procesul de biosinteză a lipidelor și se bazează pe

mișcarea flip-flop a acestor molecule, care este catalizată de fosfatil-translocaza la nivelul

reticulului endoplasmatic. În multe celule, distribuția asimetrică a lipidelor și a proteinelor

conduce la delimitarea unor domenii specfice în membranele plasmatice. Astfel, membrana

celulelor epiteliale este împarțită în două domenii distincte: apical și latero-bazal, ambele

având un conițnut proteic și lipidic diferit.