Structure et fonctions des biomembranes

Le Biomembranes Ce sont principalement des structures de nature lipidiques, très dynamiques et sélectives, qui font partie des cellules de tous les êtres vivants. Essentiellement, ils sont responsables de l'établissement des limites entre la vie et l'espace extracellulaire, en plus de décider de manière contrôlée ce qui peut entrer et quitter la cellule.

Les propriétés membranaires (telles que la fluidité et la perméabilité) sont directement déterminées par le type de lipide, la saturation et la longueur de ces molécules. Chaque type de cellule a une membrane avec une composition caractéristique de lipides, de protéines et de glucides, ce qui lui permet d'exécuter ses fonctions.

Source: travail dérivé: dhatfield (talk) cell_membrane_detailed_diagram_3.SVG: * Travaux dérivés: Dhatfield (Talk) Cell_Membrane_Detailed_Diagram.SVG: Ladyofhats Mariana Ruiz [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)] [TOC]

Structure

Le modèle actuellement accepté pour décrire la structure des membranes biologiques est appelé "mosaïque fluide". Il a été développé en 1972 par les chercheurs s. Jon Singer et Garth Nicolson.

Une mosaïque est l'union de différents éléments hétérogènes. Dans le cas des membranes, ces éléments comprennent différents types de lipides et de protéines. Ces composants ne sont pas statiques: contrairement, la membrane est caractérisée par une extrême dynamique, où les lipides et les protéines sont en mouvement constant.'

Dans certains cas, nous pouvons trouver des glucides ancrés à certaines protéines ou aux lipides qui forment la membrane. Ensuite, nous explorerons les principales composantes des membranes.

-Lipides

Les lipides sont des polymères biologiques formés par des chaînes de carbone, dont la caractéristique principale est l'insolubilité de l'eau. Bien qu'ils remplissent de multiples fonctions biologiques, le plus fort est leur rôle structurel dans les membranes.

Les lipides capables de former des membranes biologiques sont composés d'un apolaire (eau insoluble) et d'un polaire (soluble dans l'eau). Ces types de molécules sont appelés amphipatiques. Ces molécules sont des phospholipides.

Comment les lipides se comportent-ils dans l'eau?

Lorsque les phospholipides entrent en contact avec l'eau, la partie polaire est celle qui entre vraiment en contact avec elle. En revanche, les "queues" hydrophobes interagissent les unes avec les autres, essayant d'échapper au liquide. En solution, les lipides peuvent acquérir deux modèles organisationnels: les micelles ou les lipides Bicapas.

Les micelles sont de petits agrégats de lipides, où les têtes polaires sont regroupées "à la recherche" dans l'eau et les files d'attente le font ensemble à l'intérieur de la sphère. Les bilapas, comme son nom l'indique, sont deux couches de phospholipides où les têtes donnent à l'eau, et les queues de chacune des couches interagissent les unes avec les autres.

Ces formations se produisent d'une manière spontané. C'est-à-dire que ce n'est pas une énergie nécessaire qui propulse la formation de mycelas ou de bicapas.

Cette propriété amphipatique est, sans aucun doute, la plus importante de certains lipides, car elle a permis la compartimentation de la vie.

Toutes les membranes ne sont pas les mêmes

En termes de composition lipidique, toutes les membranes biologiques ne sont pas égales. Ceux-ci varient en termes de longueur de la chaîne de carbone et de saturation entre elles.

Avec saturation Nous nous référons au nombre de liens qui existent entre les carbones. Lorsqu'il y a des liens doubles ou triples, la chaîne est insaturée.

La composition lipidique de la membrane déterminera ses propriétés, en particulier sa fluidité. Lorsqu'il y a des liaisons doubles ou triples, les chaînes de carbone sont "tordues", créant des espaces et réduisant l'emballage des lignes lipidiques.

La torsion réduit la surface de contact avec les queues voisines (en particulier les forces d'interaction de van der Waals), affaiblissant la barrière.

En revanche, lorsque la saturation de la chaîne augmente, les interactions van der Waals sont beaucoup plus fortes, augmentant la densité et la force de la membrane. De la même manière, la résistance de la barrière peut être augmentée si la chaîne d'hydrocarbures augmente en longueur.

Le cholestérol est un autre type de lipide formé par la fusion de quatre anneaux. La présence de cette molécule aide également à moduler la fluidité et la perméabilité de la membrane. Ces propriétés peuvent également être affectées par des variables externes, comme la température.

-Protéines

Dans une cellule normale, un peu moins de la moitié de la composition de la membrane sont des protéines. Ceux-ci peuvent être intégrés dans la matrice lipidique de plusieurs manières: totalement immergée, c'est-à-dire intégrale; ou périphérique, où seule une partie de la protéine est ancrée aux lipides.

Les protéines sont utilisées par certaines molécules telles que les canaux ou les transporteurs (chemin actif ou passif) pour aider les grandes molécules hydrophiles à traverser la barrière sélective. L'exemple le plus remarquable est la protéine qui fonctionne comme une bombe sodium-potassium.

-Les glucides

Les glucides peuvent être ancrés aux deux molécules mentionnées. Ils entourent généralement la cellule et jouent un rôle dans le marquage, la reconnaissance et la communication cellulaire en général.

Par exemple, les cellules du système immunitaire utilisent ce type de marquage pour différencier les propres autres, et sachent ainsi quelle cellule doit être attaquée et celle qui ne fait pas.

Les fonctions

Fixer des limites

Comment les limites de la vie sont-elles établies? À travers les biomembranes. Les membranes d'origine biologique sont responsables de la délimitation de l'espace cellulaire dans toutes les formes de vie. Cette propriété de compartimentation est indispensable pour la génération de systèmes vivants.

De cette façon, un environnement différent peut être créé à l'intérieur de la cellule, avec les concentrations et les mouvements de matériaux nécessaires qui sont optimaux pour les êtres organiques.

De plus, les membranes biologiques établissent également des limites à l'intérieur de la cellule, originaire des compartiments typiques des cellules eucaryotes: mitochondries, chloroplastes, vacuoles, etc.

Sélectivité

Les cellules vivantes nécessitent un débit constant et une entrée de certains éléments, par exemple l'échange d'ions avec l'environnement extracellulaire et l'excrétion de substances déchets, entre autres.

La nature de la membrane la rend perméable à certaines substances et étanche à d'autres. Pour cette raison, la membrane, ainsi que les protéines à l'intérieur, agissent comme une sorte de «gardien de but» moléculaire qui orchestre l'échange de matériaux avec le milieu.

Les molécules de petite taille, qui ne sont pas polaires, peuvent traverser la membrane sans aucun inconvénient. En revanche, plus la molécule est grande et plus elle est polaire, la difficulté du passage augmente proportionnellement.

Pour donner un exemple ponctuel, une molécule d'oxygène peut voyager par une membrane biologique un milliard de fois plus rapide qu'un ion chlorure.

Les références

1. Freeman, s. (2016). Biologie. Pearson.
2. Kaiser, C. POUR., Krieger, m., Lodish, H., & Berk, à. (2007). Biologie des cellules moléculaires. Wh Freeman.
3. Peña, un. (2013). Membranes cellulaires. Fonds de culture économique.
4. Chanteurs. J., & Nicolson, G. L. (1972). Le modèle mosaïque fluide de la structure des membranes cellulaires. Science, 175(4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Le mouvement des molécules à travers les membranes cellulaires. Elsevier.