Membrane cellulaire: responsable des relations externes de la cellule
Les réactions dans la cellule conditionnent le bon fonctionnement du corps. Et en même temps, pour que la cellule fonctionne correctement, il est nécessaire que la membrane cellulaire fonctionne correctement, car c'est la structure de la cellule en contact avec l'extérieur. Sa fonction de base est de délimiter chaque cellule. Mais son contact avec l'extérieur lui permet d'identifier et d'intérioriser toutes les substances provenant de l'extérieur et, au contraire, de les protéger des molécules mauvaises et de les éliminer.
Limite formée par lipides
La membrane est la structure de tous les types de cellules. Il entoure toute la cellule et a une épaisseur de 5-8 nanomètres. La structure de base de la membrane est la molécule appelée phospholipide, qui sont en quelque sorte les ‘briques’ nécessaires pour construire la membrane.
Les phospholipides ont une structure moléculaire très spéciale: ils sont amphibiens. Si vous regardez la structure tridimensionnelle de la molécule, elle présente deux extrémités très différentes. À une extrémité de la molécule se trouve un groupe de phosphates. Le groupe de phosphates est polaire, c'est-à-dire a une capacité de réaction avec l'eau. À l'autre extrémité se trouvent deux molécules d'acides gras. Ils n'ont aucune capacité de réaction avec l'eau, qui plus est, ils comparent l'eau. Cette extrémité est appelée non polaire.
En ayant une partie polaire et une autre non polaire dans la même molécule, son comportement est très particulier. Une fois que les phospholipides sont placés dans un milieu aqueux, les extrémités polaires des molécules ont tendance à interconnecter les unes avec les autres, et il en va de même pour les côtés non polaires. Par conséquent, grâce aux liens générés, les molécules forment par elles-mêmes des couches. D'un côté de la couche se trouvent les extrémités polaires et de l'autre les extrémités non polaires.
La cellule, au moment de former la membrane, exploite la structure ordonnée propre des phospholipides. La base de la membrane sont deux couches de phospholipides superposées. La partie polaire d'une couche est orientée vers l'intérieur de la cellule et l'autre vers l'extérieur, car les deux faces sont aqueuses. La partie non polaire de chaque couche sera placée à l'intérieur de la membrane.
Bien que les phospholipides constituent une structure stable, les relations entre eux ne sont pas très solides. Les phospholipides sont capables de se déplacer dans la couche, ils n'ont pas une position fixe et immobile, ce qui permet de donner une certaine fluidité à la membrane. Cette fonctionnalité est très utile chaque fois qu'un trou apparaît pour une raison quelconque, puisque les phospholipides sont capables de se déplacer à l'endroit où ils étaient et de remplir le trou.
En plus des phospholipides, les molécules les plus abondantes et les plus importantes de la membrane sont les protéines. Ils peuvent être classés en fonction de leur position dans la membrane: à l'extérieur de la membrane, à l'intérieur ou à travers toute la membrane. Dans ces dernières, une extrémité de la molécule est en contact avec le milieu externe et une autre extrémité avec l'intérieur de la cellule. La position de la protéine dépendra toujours de sa fonction.
Transport et communication de molécules
En plus d'avoir des membranes, des organites et des molécules dans la cellule, il remplit de nombreuses autres fonctions. Parmi elles, la plus importante est d'agir comme barrière sélective. Par la composition de la membrane, les molécules très petites, comme celles de l'eau, et non polaires, n'ont pas de problèmes pour traverser la membrane. Mais les molécules polaires ou très grandes ne peuvent pas pénétrer dans la cellule sans aide.
La cellule, pour intérioriser les molécules polaires nécessaires, a dû créer des voies très spécialisées. Pour chaque type de molécule il y aura une entrée spécifique insérée dans la membrane. Par exemple, certaines protéines membranaires forment des canaux. Seules des molécules peuvent être introduites à l'aide de canaux ou de tubes.
Dans d'autres cas, il a la capacité d'unir les protéines avec la molécule nécessaire, comme les pièces d'un puzzle. Par la suite, la protéine elle-même transportera la molécule à travers la membrane. Évidemment, pour chaque type de molécule il y aura une protéine spécifique ou un système d'entrée spécial de protéines intégré dans la membrane.
Cependant, lorsque la nourriture est trop grande, il n'est pas possible d'utiliser des modes de transport au niveau moléculaire. Au lieu de cela, la cellule utilise la membrane dans son intégralité. Quand il s'agit d'intérioriser une macromolécule, la macromolécule elle-même est entourée de membranes, comme une étreinte. Lorsque les extrémités des deux bras de la membrane se touchent, la membrane se fusionne. De cette façon, une vésicule intracellulaire entourée de membranes macromolécule est créée à l'intérieur.
Si l'on veut digérer la macromolécule, l'enzyme digestive sécroira les cellules dans cette vésicule. Lorsque grâce au travail enzymatique, des molécules plus petites sont facilement transportées, elles sont éliminées de la vésicule et introduites dans le métabolisme cellulaire.
Il en va de même pour l'élimination des déchets générés par la cellule, mais à l'inverse. Les vésicules intracellulaires sont fusionnées avec la membrane externe, laissant dehors ce qu'il y avait à l'intérieur de la vésicule.
En plus du transport des molécules, une autre fonction très importante de la membrane est la communication. Les organismes unicellulaires doivent communiquer avec d'autres espèces pour la reproduction ou la coopération. Dans les organismes multicellulaires, la communication est obligatoire pour que la croissance, le développement et l'organisation de tout l'organisme se produisent de manière coordonnée.
La principale voie de communication cellulaire est la chimie. Les cellules coulent et reçoivent des produits chimiques en continu. Dans les organismes multicellulaires, les substances chimiques pour communiquer avec les cellules éloignées sont versées dans le sang.
La communication entre cellules consécutives est beaucoup plus directe. Les membranes de cellules adjacentes sont reliées par des protéines spéciales qui forment les canaux. Les canaux sont appelés liens gap. Par les canaux se déplacent les molécules agissant comme signaux, obtenant que la réponse de cellules soit beaucoup plus rapide et directe.
Cependant, quand le signal d'une cellule éloignée arrive, des protéines spéciales situées à l'extérieur de la membrane connaissent le signal. Selon la nature chimique du signal, la protéine qui reçoit le signal agit d'une manière ou d'une autre. Comme avec toutes les molécules, si le signal est polaire, il a du mal à traverser la membrane et c'est la protéine elle-même qui doit transporter à l'intérieur de la cellule.
En outre, à maintes reprises, les signaux n'entrent pas dans la cellule. Elles sont reliées à une protéine réceptrice située à l'extérieur de la membrane. Cette protéine sera chargée de porter le signal à l'intérieur de la cellule par une chaîne de réactions chimiques. Lorsque le signal est une molécule non polaire, il n'a aucun problème de traverser la membrane ni besoin d'un transporteur spécifique.
En général, on peut dire que la fonction principale de la membrane est de contrôler ce qui entre et sort dans la cellule. Mais il y a d'autres fonctions: structures de liaison entre cellules, systèmes de protéines capables de générer de l'énergie... tous apparaîtront intégrés dans la membrane pour chaque type de cellule.
Les fonctions que la membrane peut jouer dépendent du nombre de protéines présentes dans la membrane. Ceci est clairement vu lors de la comparaison d'une cellule cariote avec un procarioto. Le premier a beaucoup moins de protéines dans la membrane que le procarioto. L'explication est simple : les procaryotes n'ont pas d'organites. Au lieu de cela, les fonctions que joueront les organites seront exécutées par des complexes protéiques intégrés dans la membrane. Par conséquent, plus la membrane contient de protéines, plus la membrane remplit de fonctions.
Il est clair que la membrane est importante pour la cellule, mais physiquement la structure est très faible. Un changement brusque de la concentration d'eau dans le milieu externe de la cellule, par exemple une augmentation importante de la concentration de sels, fera sortir les eaux de la cellule et la membrane ne peut rien faire pour l'éviter.
En outre, il n'a pas la capacité de donner la rigidité à la cellule, et dans de nombreux êtres vivants, comme les bactéries, il est impératif d'avoir une structure qui offre rigidité et protection à la cellule. Ainsi, dans la plupart des organismes unicellulaires et dans de nombreux multicellulaires, il existe une autre structure au-dessus de la membrane cellulaire: la paroi cellulaire.
Paroi cellulaire: barrière protectrice
Contrairement à la membrane cellulaire, la paroi cellulaire présente une composition spécifique pour chaque type de cellule. Il convient de noter que la paroi cellulaire apparaît dans tous les organismes procaryotes (sauf certaines bactéries appelées mycoplasme), les cellules végétales et les champignons. Les cellules animales n'ont aucun mur cellulaire.
Le composant principal du mur des cellules végétales est la cellulose. Toutes les cellules végétales vivantes sont incluses dans de petites boîtes de cellulose. C'est très facile à voir avec le microscope: on voit des milliers de boîtes. Chacune d'elles est une cellule insérée dans sa boîte de cellulose. Grâce aux étuis, les cellules occupent une position très spécifique dans la plante, ce qui permet à la plante de maintenir sa forme. Bien que la cellule à l'intérieur de l'étui soit gonflée totalement ou diminue, la paroi cellulaire maintiendra la forme de la plante.
Dans le cas des bactéries, bien que leur composition soit très différente, il remplit les mêmes fonctions. Il fournit une rigidité à la cellule et réduit l'influence des concentrations salines externes. En outre, la paroi cellulaire est le point d'adhésion des étirements en dehors de la cellule (piles, parasols, etc. ).
Et pourquoi les cellules animales n'ont pas développé un mur cellulaire ? Selon diverses théories, l'absence de paroi cellulaire a permis une plus grande spécialisation des cellules animales. De cette façon, des cellules ont été créées pour créer du mouvement, des cellules nerveuses et d'autres structures qui apparaissent uniquement sur les animaux. Par conséquent, les cellules animales n'ont dû former aucun mur.
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