L'épaisseur de la membrane cellulaire est. Caractéristiques, structure et fonctions des membranes cellulaires

membranes biologiques- le nom général des structures de surface fonctionnellement actives qui limitent les cellules (membranes cellulaires ou plasmiques) et les organites intracellulaires (membranes des mitochondries, noyaux, lysosomes, réticulum endoplasmique, etc.). Ils contiennent des lipides, des protéines, des molécules hétérogènes (glycoprotéines, glycolipides) et, selon la fonction exercée, de nombreux composants mineurs : coenzymes, acides nucléiques, antioxydants, caroténoïdes, ions inorganiques, etc.

Le fonctionnement coordonné des systèmes membranaires - récepteurs, enzymes, mécanismes de transport - aide à maintenir l'homéostasie cellulaire tout en répondant rapidement aux changements de l'environnement extérieur.

À fonctions principales des membranes biologiques peut être attribué:

séparation de la cellule de l'environnement et formation de compartiments intracellulaires (compartiments);

contrôle et régulation du transport d'une grande variété de substances à travers les membranes;

participation à la fourniture d'interactions intercellulaires, transmission de signaux à l'intérieur de la cellule;

conversion de l'énergie des substances organiques alimentaires en énergie des liaisons chimiques des molécules d'ATP.

L'organisation moléculaire de la membrane plasmique (cellulaire) dans toutes les cellules est approximativement la même : elle se compose de deux couches de molécules lipidiques contenant de nombreuses protéines spécifiques. Certaines protéines membranaires ont une activité enzymatique, tandis que d'autres lient les nutriments de l'environnement et assurent leur transport dans la cellule à travers les membranes. Les protéines membranaires se distinguent par la nature de leur association avec les structures membranaires. Certaines protéines, appelées externe ou périphérique , lâchement liés à la surface de la membrane, d'autres, appelés interne ou intégrale , sont immergés à l'intérieur de la membrane. Les protéines périphériques sont facilement extraites, tandis que les protéines intégrales ne peuvent être isolées qu'à l'aide de détergents ou de solvants organiques. Sur la fig. 4 montre la structure de la membrane plasmique.

Les membranes externes, ou plasmiques, de nombreuses cellules, ainsi que les membranes des organites intracellulaires, tels que les mitochondries, les chloroplastes, ont été isolées sous forme libre et leur composition moléculaire a été étudiée. Toutes les membranes contiennent des lipides polaires en quantité allant de 20 à 80 % de sa masse, selon le type de membranes, le reste étant principalement constitué de protéines. Ainsi, dans les membranes plasmiques des cellules animales, la quantité de protéines et de lipides est généralement à peu près la même; la membrane mitochondriale interne contient environ 80 % de protéines et seulement 20 % de lipides, tandis que les membranes de myéline des cellules cérébrales, au contraire, contiennent environ 80 % de lipides et seulement 20 % de protéines.

Riz. 4. Structure de la membrane plasmique

La partie lipidique des membranes est un mélange de divers types de lipides polaires. Les lipides polaires, qui comprennent les phosphoglycérolipides, les sphingolipides, les glycolipides, ne sont pas stockés dans les cellules graisseuses, mais sont incorporés dans les membranes cellulaires, et dans des proportions strictement définies.

Tous les lipides polaires des membranes sont constamment renouvelés au cours du métabolisme ; dans des conditions normales, un état stationnaire dynamique s'établit dans la cellule, dans lequel le taux de synthèse des lipides est égal au taux de leur décomposition.

Les membranes des cellules animales contiennent principalement des phosphoglycérolipides et, dans une moindre mesure, des sphingolipides ; les triacylglycérols ne se trouvent qu'à l'état de traces. Certaines membranes de cellules animales, en particulier la membrane plasmique externe, contiennent des quantités importantes de cholestérol et de ses esters (Fig. 5).

Fig.5. Lipides membranaires

Actuellement, le modèle généralement accepté pour la structure des membranes est le modèle de mosaïque fluide proposé en 1972 par S. Singer et J. Nicholson.

Selon elle, les protéines peuvent être assimilées à des icebergs flottant dans une mer lipidique. Comme mentionné ci-dessus, il existe 2 types de protéines membranaires : intégrales et périphériques. Les protéines intégrales pénètrent à travers la membrane, elles sont molécules amphipathiques. Les protéines périphériques ne pénètrent pas la membrane et y sont moins fortement associées. La principale partie continue de la membrane, c'est-à-dire sa matrice, est la bicouche lipidique polaire. À température cellulaire normale, la matrice est à l'état liquide, qui est fourni par un certain rapport entre les acides gras saturés et insaturés dans les queues hydrophobes des lipides polaires.

Le modèle de mosaïque fluide suggère également qu'à la surface des protéines intégrales situées dans la membrane, il existe des groupes R de résidus d'acides aminés (principalement des groupes hydrophobes, grâce auxquels les protéines semblent se "dissoudre" dans la partie centrale hydrophobe de la bicouche) . Dans le même temps, à la surface des protéines périphériques ou externes, il existe principalement des groupes R hydrophiles, qui sont attirés par les têtes polaires chargées hydrophiles des lipides en raison des forces électrostatiques. Les protéines intégrales, parmi lesquelles les enzymes et les protéines de transport, ne sont actives que si elles sont situées à l'intérieur de la partie hydrophobe de la bicouche, où elles acquièrent la configuration spatiale nécessaire à la manifestation de l'activité (Fig. 6). Il convient de souligner une fois de plus qu'aucune liaison covalente ne se forme entre les molécules de la bicouche, ni entre les protéines et les lipides de la bicouche.

Fig.6. Protéines membranaires

Les protéines membranaires peuvent se déplacer librement dans le plan latéral. Les protéines périphériques flottent littéralement à la surface de la "mer" bicouche, tandis que les protéines intégrales, comme les icebergs, sont presque complètement immergées dans la couche d'hydrocarbures.

La plupart des membranes sont asymétriques, c'est-à-dire qu'elles ont des côtés inégaux. Cette asymétrie se manifeste par :

Premièrement, le fait que les faces interne et externe des membranes plasmiques des cellules bactériennes et animales diffèrent par la composition des lipides polaires. Par exemple, la couche lipidique interne des membranes érythrocytaires humaines contient principalement de la phosphatidyléthanolamine et de la phosphatidylsérine, tandis que la couche lipidique externe contient de la phosphatidylcholine et de la sphingomyéline.

· d'autre part, certains systèmes de transport dans les membranes n'agissent que dans un seul sens. Par exemple, les membranes érythrocytaires ont un système de transport ("pompe") qui pompe les ions Na + de la cellule vers l'environnement, et les ions K + dans la cellule en raison de l'énergie libérée lors de l'hydrolyse de l'ATP.

Troisièmement, la surface externe de la membrane plasmique contient un très grand nombre de groupes oligosaccharides, qui sont les têtes des glycolipides et des chaînes latérales oligosaccharidiques des glycoprotéines, alors qu'il n'y a pratiquement pas de groupes oligosaccharides sur la surface interne de la membrane plasmique.

L'asymétrie des membranes biologiques est préservée du fait que le transfert de molécules phospholipidiques individuelles d'un côté à l'autre de la bicouche lipidique est très difficile pour des raisons énergétiques. La molécule lipidique polaire est capable de se déplacer librement de son côté de la bicouche, mais est limitée dans sa capacité à sauter de l'autre côté.

La mobilité des lipides dépend de la teneur relative et du type d'acides gras insaturés présents. La nature hydrocarbonée des chaînes d'acides gras confère à la membrane des propriétés de fluidité, de mobilité. En présence d'acides gras cis-insaturés, les forces de cohésion entre les chaînes sont plus faibles que dans le cas des acides gras saturés seuls, et les lipides conservent une grande mobilité même à basse température.

Sur la face externe des membranes se trouvent des sites de reconnaissance spécifiques dont la fonction est de reconnaître certains signaux moléculaires. Par exemple, c'est à travers la membrane que certaines bactéries perçoivent de légers changements de concentration en nutriments, ce qui stimule leur mouvement vers la source de nourriture ; ce phénomène s'appelle chimiotaxie.

Les membranes de diverses cellules et organites intracellulaires ont une certaine spécificité en raison de leur structure, de leur composition chimique et de leurs fonctions. On distingue les principaux groupes de membranes suivants chez les organismes eucaryotes:

membrane plasmique (membrane cellulaire externe, plasmalemme),

la membrane nucléaire

Le réticulum endoplasmique

membranes de l'appareil de Golgi, mitochondries, chloroplastes, gaines de myéline,

membranes excitables.

Dans les organismes procaryotes, en plus de la membrane plasmique, il existe des formations de membrane intracytoplasmique; chez les procaryotes hétérotrophes, on les appelle mésosomes. Ces derniers se forment par invagination dans la membrane cellulaire externe et restent dans certains cas en contact avec celle-ci.

membrane érythrocytaire se compose de protéines (50%), de lipides (40%) et de glucides (10%). La majeure partie des glucides (93%) est associée aux protéines, le reste aux lipides. Dans la membrane, les lipides sont disposés de manière asymétrique contrairement à la disposition symétrique des micelles. Par exemple, la céphaline se trouve principalement dans la couche interne des lipides. Cette asymétrie est maintenue, apparemment, en raison du mouvement transversal des phospholipides dans la membrane, réalisé à l'aide de protéines membranaires et en raison de l'énergie du métabolisme. Dans la couche interne de la membrane érythrocytaire se trouvent principalement la sphingomyéline, la phosphatidyléthanolamine, la phosphatidylsérine, dans la couche externe - la phosphatidylcholine. La membrane érythrocytaire contient une glycoprotéine intégrale glycophorine, constituée de 131 résidus d'acides aminés et pénétrant la membrane, et la protéine dite de la bande 3, constituée de 900 résidus d'acides aminés. Les composants glucidiques de la glycophorine remplissent une fonction de récepteur pour les virus de la grippe, les phytohémagglutinines et un certain nombre d'hormones. Une autre protéine intégrale contenant peu de glucides et pénétrant la membrane a également été trouvée dans la membrane érythrocytaire. Il est appelé protéine tunnel(composant a), car on suppose qu'il forme un canal pour les anions. La protéine périphérique associée à la face interne de la membrane érythrocytaire est spectrine.

Membranes de myéline , entourant les axones des neurones, sont multicouches, ils contiennent une grande quantité de lipides (environ 80%, dont la moitié sont des phospholipides). Les protéines de ces membranes sont importantes pour la fixation des sels membranaires superposés.

membranes chloroplastiques. Les chloroplastes sont recouverts d'une membrane à deux couches. La membrane externe ressemble un peu à celle des mitochondries. En plus de cette membrane de surface, les chloroplastes ont un système de membrane interne - lamelles. Les lamelles forment des vésicules aplaties - les thylakoïdes, qui, situés les uns au-dessus des autres, sont rassemblés en paquets (grana) ou forment un système membranaire du stroma (lamelles stromales). La lamelle gran et le stroma sur la face externe de la membrane thylakoïde sont des groupes hydrophiles concentrés, des galacto- et des sulfolipides. La partie phytolique de la molécule de chlorophylle est immergée dans le globule et est en contact avec les groupements hydrophobes des protéines et des lipides. Les noyaux porphyrines de la chlorophylle sont principalement localisés entre les membranes adjacentes des thylakoïdes du gran.

Membrane interne (cytoplasmique) des bactéries structure similaire aux membranes internes des chloroplastes et des mitochondries. Il contient des enzymes de la chaîne respiratoire, transport actif ; enzymes impliquées dans la formation des composants membranaires. Le composant prédominant des membranes bactériennes sont les protéines : le rapport protéines/lipides (en poids) est de 3:1. La membrane externe des bactéries gram-négatives, par rapport à la membrane cytoplasmique, contient une plus petite quantité de divers phospholipides et protéines. Les deux membranes diffèrent par leur composition lipidique. La membrane externe contient des protéines qui forment des pores pour la pénétration de nombreuses substances de faible poids moléculaire. Un composant caractéristique de la membrane externe est également un lipopolysaccharide spécifique. Un certain nombre de protéines de la membrane externe servent de récepteurs pour les phages.

Membrane virale. Parmi les virus, les structures membranaires sont caractéristiques de ceux contenant une nucléocapside, constituée d'une protéine et d'un acide nucléique. Ce « noyau » de virus est entouré d'une membrane (enveloppe). Il consiste également en une bicouche de lipides contenant des glycoprotéines, situées principalement à la surface de la membrane. Dans un certain nombre de virus (microvirus), 70 à 80% de toutes les protéines pénètrent dans les membranes, les protéines restantes sont contenues dans la nucléocapside.

Ainsi, les membranes cellulaires sont des structures très complexes ; leurs complexes moléculaires constitutifs forment une mosaïque bidimensionnelle ordonnée, qui confère à la surface membranaire une spécificité biologique.

membrane cellulaire

Image d'une membrane cellulaire. Les petites boules bleues et blanches correspondent aux "têtes" hydrophobes des phospholipides, et les lignes qui leur sont attachées correspondent aux "queues" hydrophiles. La figure ne montre que des protéines membranaires intégrales (globules rouges et hélices jaunes). Points ovales jaunes à l'intérieur de la membrane - molécules de cholestérol Chaînes de perles jaune-vert à l'extérieur de la membrane - chaînes d'oligosaccharides qui forment le glycocalyx

La membrane biologique comprend également diverses protéines: intégrales (pénétrant à travers la membrane), semi-intégrales (immergées à une extrémité dans la couche lipidique externe ou interne), de surface (situées sur les côtés externes ou adjacents aux côtés internes de la membrane). Certaines protéines sont les points de contact de la membrane cellulaire avec le cytosquelette à l'intérieur de la cellule et la paroi cellulaire (le cas échéant) à l'extérieur. Certaines des protéines intégrales fonctionnent comme des canaux ioniques, divers transporteurs et récepteurs.

Les fonctions

• barrière - fournit un métabolisme régulé, sélectif, passif et actif avec l'environnement. Par exemple, la membrane des peroxysomes protège le cytoplasme des peroxydes dangereux pour la cellule. La perméabilité sélective signifie que la perméabilité d'une membrane à divers atomes ou molécules dépend de leur taille, de leur charge électrique et de leurs propriétés chimiques. La perméabilité sélective assure la séparation de la cellule et des compartiments cellulaires de l'environnement et leur fournit les substances nécessaires.
• transport - à travers la membrane, il y a un transport de substances dans la cellule et hors de la cellule. Le transport à travers les membranes assure: l'apport de nutriments, l'élimination des produits finaux du métabolisme, la sécrétion de diverses substances, la création de gradients ioniques, le maintien de l'optimum et de la concentration d'ions dans la cellule, nécessaires au fonctionnement d'enzymes cellulaires.
  Particules qui, pour une raison quelconque, sont incapables de traverser la bicouche phospholipidique (par exemple, en raison de propriétés hydrophiles, car la membrane est hydrophobe à l'intérieur et ne laisse pas passer les substances hydrophiles, ou en raison de leur grande taille), mais nécessaires à la cellule , peut pénétrer la membrane par des protéines porteuses spéciales (transporteurs) et des protéines de canal ou par endocytose.
  Dans le transport passif, les substances traversent la bicouche lipidique sans dépense d'énergie le long du gradient de concentration par diffusion. Une variante de ce mécanisme est la diffusion facilitée, dans laquelle une molécule spécifique aide une substance à traverser la membrane. Cette molécule peut avoir un canal qui ne laisse passer qu'un seul type de substance.
  Le transport actif nécessite de l'énergie, car il se produit contre un gradient de concentration. Il existe des protéines de pompe spéciales sur la membrane, y compris l'ATPase, qui pompe activement les ions potassium (K +) dans la cellule et en extrait les ions sodium (Na +).
• matrice - fournit une certaine position relative et orientation des protéines membranaires, leur interaction optimale.
• mécanique - assure l'autonomie de la cellule, ses structures intracellulaires, ainsi que la connexion avec d'autres cellules (dans les tissus). Les parois cellulaires jouent un rôle important dans la fonction mécanique et chez les animaux - la substance intercellulaire.
• énergie - lors de la photosynthèse dans les chloroplastes et de la respiration cellulaire dans les mitochondries, des systèmes de transfert d'énergie fonctionnent dans leurs membranes, auxquelles participent également des protéines;
• récepteur - certaines protéines situées dans la membrane sont des récepteurs (molécules avec lesquelles la cellule perçoit certains signaux).
  Par exemple, les hormones circulant dans le sang n'agissent que sur les cellules cibles qui possèdent des récepteurs correspondant à ces hormones. Les neurotransmetteurs (produits chimiques qui conduisent l'influx nerveux) se lient également à des protéines réceptrices spécifiques sur les cellules cibles.
• enzymatique - les protéines membranaires sont souvent des enzymes. Par exemple, les membranes plasmiques des cellules épithéliales intestinales contiennent des enzymes digestives.
• mise en œuvre de la génération et de la conduction des biopotentiels.
  A l'aide de la membrane, une concentration constante d'ions est maintenue dans la cellule: la concentration de l'ion K + à l'intérieur de la cellule est beaucoup plus élevée qu'à l'extérieur, et la concentration de Na + est beaucoup plus faible, ce qui est très important, car cela maintient la différence de potentiel à travers la membrane et génère une impulsion nerveuse.
• marquage cellulaire - il y a des antigènes sur la membrane qui agissent comme des marqueurs - des "étiquettes" qui permettent d'identifier la cellule. Ce sont des glycoprotéines (c'est-à-dire des protéines auxquelles sont attachées des chaînes latérales oligosaccharidiques ramifiées) qui jouent le rôle d'« antennes ». En raison de la myriade de configurations de chaînes latérales, il est possible de fabriquer un marqueur spécifique pour chaque type de cellule. À l'aide de marqueurs, les cellules peuvent reconnaître d'autres cellules et agir de concert avec elles, par exemple lors de la formation d'organes et de tissus. Il permet également au système immunitaire de reconnaître les antigènes étrangers.

Structure et composition des biomembranes

Les membranes sont composées de trois classes de lipides : les phospholipides, les glycolipides et le cholestérol. Les phospholipides et les glycolipides (lipides auxquels sont attachés des glucides) sont constitués de deux longues "queues" hydrophobes d'hydrocarbures associées à une "tête" hydrophile chargée. Le cholestérol rigidifie la membrane en occupant l'espace libre entre les queues lipidiques hydrophobes et en les empêchant de se plier. Par conséquent, les membranes à faible teneur en cholestérol sont plus flexibles, tandis que celles à forte teneur en cholestérol sont plus rigides et cassantes. Le cholestérol sert également de «bouchon» qui empêche le mouvement des molécules polaires depuis et vers la cellule. Une partie importante de la membrane est constituée de protéines qui la pénètrent et sont responsables de diverses propriétés des membranes. Leur composition et leur orientation dans différentes membranes diffèrent.

Les membranes cellulaires sont souvent asymétriques, c'est-à-dire que les couches diffèrent par leur composition lipidique, la transition d'une molécule individuelle d'une couche à l'autre (la soi-disant Tongues) est difficile.

Organites membranaires

Ce sont des sections fermées simples ou interconnectées du cytoplasme, séparées de l'hyaloplasme par des membranes. Les organites à membrane unique comprennent le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les vacuoles, les peroxysomes; à deux membranes - noyau, mitochondries, plastes. La structure des membranes de divers organites diffère par la composition des lipides et des protéines membranaires.

Perméabilité sélective

Les membranes cellulaires ont une perméabilité sélective: le glucose, les acides aminés, les acides gras, le glycérol et les ions se diffusent lentement à travers elles, et les membranes elles-mêmes régulent activement ce processus dans une certaine mesure - certaines substances traversent, d'autres non. Il existe quatre mécanismes principaux pour l'entrée de substances dans la cellule ou leur évacuation de la cellule vers l'extérieur : la diffusion, l'osmose, le transport actif et l'exo- ou endocytose. Les deux premiers processus sont de nature passive, c'est-à-dire qu'ils ne nécessitent pas d'énergie; les deux derniers sont des processus actifs associés à la consommation d'énergie.

La perméabilité sélective de la membrane lors du transport passif est due à des canaux spéciaux - les protéines intégrales. Ils pénètrent de part en part la membrane, formant une sorte de passage. Les éléments K, Na et Cl ont leurs propres canaux. En fonction du gradient de concentration, les molécules de ces éléments entrent et sortent de la cellule. Lorsqu'ils sont irrités, les canaux d'ions sodium s'ouvrent et un afflux important d'ions sodium dans la cellule se produit. Il en résulte un déséquilibre du potentiel de membrane. Après cela, le potentiel de membrane est restauré. Les canaux potassiques sont toujours ouverts, à travers lesquels les ions potassium pénètrent lentement dans la cellule.

voir également

Littérature

• Antonov V.F., Smirnova E.N., Shevchenko E.V. Membranes lipidiques lors des transitions de phase. - M. : Nauka, 1994.
• Gennis R. Biomembranes. Structure et fonctions moléculaires : traduction de l'anglais. = Biomembranes. Structure et fonction moléculaires (par Robert B. Gennis). - 1ère édition. - M.: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• Ivanov V.G., Berestovsky T.N. bicouche lipidique des membranes biologiques. - M. : Nauka, 1982.
• Rubin A. B. Biophysique, manuel en 2 vol. - 3e édition, revue et augmentée. - M.: Presse universitaire de Moscou, 2004. - ISBN 5-211-06109-8
• Bruce Alberts, et al.

Tous les organismes vivants sur Terre sont constitués de cellules et chaque cellule est entourée d'une coque protectrice - une membrane. Cependant, les fonctions de la membrane ne se limitent pas à protéger les organites et à séparer une cellule d'une autre. La membrane cellulaire est un mécanisme complexe directement impliqué dans la reproduction, la régénération, la nutrition, la respiration et de nombreuses autres fonctions cellulaires importantes.

Le terme "membrane cellulaire" est utilisé depuis une centaine d'années. Le mot "membrane" en traduction du latin signifie "film". Mais dans le cas d'une membrane cellulaire, il serait plus correct de parler d'une combinaison de deux films interconnectés d'une certaine manière, de plus, différentes faces de ces films ont des propriétés différentes.

La membrane cellulaire (cytolemme, plasmalemme) est une enveloppe à trois couches de lipoprotéines (protéines grasses) qui sépare chaque cellule des cellules voisines et de l'environnement, et réalise un échange contrôlé entre les cellules et l'environnement.

Ce qui est décisif dans cette définition, ce n'est pas que la membrane cellulaire sépare une cellule d'une autre, mais qu'elle assure son interaction avec les autres cellules et l'environnement. La membrane est une structure cellulaire très active et constamment active, à laquelle de nombreuses fonctions sont assignées par la nature. Grâce à notre article, vous apprendrez tout sur la composition, la structure, les propriétés et les fonctions de la membrane cellulaire, ainsi que sur le danger que représentent pour la santé humaine les perturbations du fonctionnement des membranes cellulaires.

Histoire de la recherche sur les membranes cellulaires

En 1925, deux scientifiques allemands, Gorter et Grendel, ont pu mener une expérience complexe sur les globules rouges humains, les érythrocytes. En utilisant un choc osmotique, les chercheurs ont obtenu les soi-disant "ombres" - des coquilles vides de globules rouges, puis les ont mises en une pile et ont mesuré la surface. L'étape suivante consistait à calculer la quantité de lipides dans la membrane cellulaire. Avec l'aide d'acétone, les scientifiques ont isolé les lipides des "ombres" et ont déterminé qu'ils étaient juste suffisants pour une double couche continue.

Cependant, au cours de l'expérience, deux erreurs grossières ont été commises :

L'utilisation d'acétone ne permet pas d'isoler tous les lipides des membranes ;

La surface des "ombres" a été calculée en poids sec, ce qui est également incorrect.

Étant donné que la première erreur a donné un moins dans les calculs et que la seconde a donné un plus, le résultat global s'est avéré étonnamment précis et les scientifiques allemands ont apporté la découverte la plus importante au monde scientifique - la bicouche lipidique de la membrane cellulaire.

En 1935, un autre couple de chercheurs, Danielly et Dawson, après de longues expériences sur des films bilipidiques, est parvenu à la conclusion que des protéines sont présentes dans les membranes cellulaires. Il n'y avait pas d'autre moyen d'expliquer pourquoi ces films ont une tension superficielle aussi élevée. Les scientifiques ont présenté à l'attention du public un modèle schématique d'une membrane cellulaire, semblable à un sandwich, où le rôle des tranches de pain est joué par des couches homogènes de protéines lipidiques, et entre elles au lieu d'huile se trouve le vide.

En 1950, en utilisant le premier microscope électronique, la théorie de Danielly-Dawson a été partiellement confirmée - deux couches constituées de têtes lipidiques et protéiques étaient clairement visibles sur les micrographies de la membrane cellulaire, et entre elles, il y avait un espace transparent rempli uniquement de queues de lipides et protéines.

En 1960, guidé par ces données, le microbiologiste américain J. Robertson a développé une théorie sur la structure à trois couches des membranes cellulaires, qui a longtemps été considérée comme la seule vraie. Cependant, à mesure que la science se développait, de plus en plus de doutes sont nés quant à l'homogénéité de ces couches. Du point de vue de la thermodynamique, une telle structure est extrêmement défavorable - il serait très difficile pour les cellules de transporter des substances dans et hors de tout le «sandwich». De plus, il a été prouvé que les membranes cellulaires de différents tissus ont des épaisseurs et des méthodes de fixation différentes, ce qui est dû aux différentes fonctions des organes.

En 1972, les microbiologistes S.D. Chanteur et G.L. Nicholson a pu expliquer toutes les incohérences de la théorie de Robertson à l'aide d'un nouveau modèle de mosaïque fluide de la membrane cellulaire. Les scientifiques ont découvert que la membrane est hétérogène, asymétrique, remplie de liquide et que ses cellules sont en mouvement constant. Et les protéines qui composent sa composition ont une structure et un but différents, de plus, elles sont situées différemment par rapport à la couche bilipidique de la membrane.

Les membranes cellulaires contiennent trois types de protéines :

Périphérique - attaché à la surface du film;

semi-intégral- pénétrer partiellement dans la couche bilipidique ;

Intégrale - pénètre complètement la membrane.

Les protéines périphériques sont associées aux têtes des lipides membranaires par interaction électrostatique, et elles ne forment jamais une couche continue, comme on le croyait auparavant. Et les protéines semi-intégrales et intégrales servent à transporter l'oxygène et les nutriments dans la cellule, ainsi qu'à éliminer la décomposition. produits de celui-ci et plus encore pour plusieurs fonctionnalités importantes, que vous découvrirez plus tard.

La membrane cellulaire remplit les fonctions suivantes :

Barrière - la perméabilité de la membrane pour différents types de molécules n'est pas la même.Pour contourner la membrane cellulaire, la molécule doit avoir une certaine taille, des propriétés chimiques et une charge électrique. Les molécules nocives ou inappropriées, en raison de la fonction barrière de la membrane cellulaire, ne peuvent tout simplement pas pénétrer dans la cellule. Par exemple, à l'aide de la réaction au peroxyde, la membrane protège le cytoplasme des peroxydes qui lui sont dangereux ;

Transport - un échange passif, actif, régulé et sélectif traverse la membrane. Le métabolisme passif convient aux substances liposolubles et aux gaz constitués de très petites molécules. De telles substances pénètrent dans et hors de la cellule sans dépense d'énergie, librement, par diffusion. La fonction de transport actif de la membrane cellulaire est activée si nécessaire, mais des substances difficiles à transporter doivent être transportées dans ou hors de la cellule. Par exemple, ceux qui ont une grande taille moléculaire ou qui sont incapables de traverser la couche bilipidique en raison de leur hydrophobicité. Ensuite, les pompes à protéines commencent à fonctionner, y compris l'ATPase, qui est responsable de l'absorption des ions potassium dans la cellule et de l'éjection des ions sodium de celle-ci. Le transport régulé est essentiel pour les fonctions de sécrétion et de fermentation, par exemple lorsque les cellules produisent et sécrètent des hormones ou du suc gastrique. Toutes ces substances quittent les cellules par des canaux spéciaux et dans un volume donné. Et la fonction de transport sélectif est associée aux protéines très intégrales qui pénètrent dans la membrane et servent de canal pour l'entrée et la sortie de types de molécules strictement définis ;

Matrice - la membrane cellulaire détermine et fixe l'emplacement des organites les uns par rapport aux autres (noyau, mitochondries, chloroplastes) et régule l'interaction entre eux ;

Mécanique - assure la restriction d'une cellule à une autre et, en même temps, la connexion correcte des cellules dans un tissu homogène et la résistance des organes à la déformation;

Protecteur - à la fois chez les plantes et chez les animaux, la membrane cellulaire sert de base à la construction d'un cadre protecteur. Un exemple est le bois dur, la peau dense, les épines épineuses. Dans le monde animal, il existe également de nombreux exemples de la fonction protectrice des membranes cellulaires - carapace de tortue, carapace chitineuse, sabots et cornes ;

Énergie - les processus de photosynthèse et de respiration cellulaire seraient impossibles sans la participation des protéines de la membrane cellulaire, car c'est à l'aide de canaux protéiques que les cellules échangent de l'énergie;

Récepteur - les protéines intégrées dans la membrane cellulaire peuvent avoir une autre fonction importante. Ils servent de récepteurs à travers lesquels la cellule reçoit un signal des hormones et des neurotransmetteurs. Et cela, à son tour, est nécessaire à la conduction de l'influx nerveux et au déroulement normal des processus hormonaux;

Enzymatique - une autre fonction importante inhérente à certaines protéines des membranes cellulaires. Par exemple, dans l'épithélium intestinal, des enzymes digestives sont synthétisées à l'aide de telles protéines;

Biopotentiel- la concentration en ions potassium à l'intérieur de la cellule est beaucoup plus élevée qu'à l'extérieur, et la concentration en ions sodium, au contraire, est plus importante à l'extérieur qu'à l'intérieur. Ceci explique la différence de potentiel : à l'intérieur de la cellule, la charge est négative, à l'extérieur elle est positive, ce qui contribue au mouvement des substances dans la cellule et à l'extérieur dans l'un des trois types de métabolisme - phagocytose, pinocytose et exocytose ;

Marquage - à la surface des membranes cellulaires, il y a des soi-disant "étiquettes" - des antigènes constitués de glycoprotéines (protéines avec des chaînes latérales oligosaccharidiques ramifiées qui leur sont attachées). Étant donné que les chaînes latérales peuvent avoir une grande variété de configurations, chaque type de cellule reçoit sa propre étiquette unique qui permet aux autres cellules du corps de les reconnaître "à vue" et d'y répondre correctement. C'est pourquoi, par exemple, les cellules immunitaires humaines, les macrophages, reconnaissent facilement un étranger qui est entré dans le corps (infection, virus) et tentent de le détruire. La même chose se produit avec les cellules malades, mutées et anciennes - l'étiquette sur leur membrane cellulaire change et le corps s'en débarrasse.

L'échange cellulaire se produit à travers les membranes et peut être effectué par trois principaux types de réactions :

La phagocytose est un processus cellulaire dans lequel les cellules phagocytaires intégrées dans la membrane capturent et digèrent les particules solides de nutriments. Dans le corps humain, la phagocytose est réalisée par les membranes de deux types de cellules : les granulocytes (leucocytes granuleux) et les macrophages (cellules tueuses immunitaires) ;

La pinocytose est le processus de capture des molécules liquides qui entrent en contact avec elle par la surface de la membrane cellulaire. Pour la nutrition par le type de pinocytose, la cellule développe de fines excroissances pelucheuses sous la forme d'antennes sur sa membrane, qui, pour ainsi dire, entourent une goutte de liquide, et une bulle est obtenue. Tout d'abord, cette vésicule dépasse de la surface de la membrane, puis elle est «avalée» - elle se cache à l'intérieur de la cellule et ses parois se confondent avec la surface interne de la membrane cellulaire. La pinocytose se produit dans presque toutes les cellules vivantes;

L'exocytose est un processus inverse dans lequel des vésicules contenant un fluide fonctionnel sécrétoire (enzyme, hormone) se forment à l'intérieur de la cellule et doivent en quelque sorte être retirées de la cellule dans l'environnement. Pour ce faire, la bulle fusionne d'abord avec la surface interne de la membrane cellulaire, puis se gonfle vers l'extérieur, éclate, expulse le contenu et fusionne à nouveau avec la surface de la membrane, cette fois de l'extérieur. L'exocytose a lieu, par exemple, dans les cellules de l'épithélium intestinal et du cortex surrénalien.

Les membranes cellulaires contiennent trois classes de lipides :

Phospholipides ;

Glycolipides ;

Cholestérol.

Les phospholipides (une combinaison de graisses et de phosphore) et les glycolipides (une combinaison de graisses et de glucides), à leur tour, consistent en une tête hydrophile, à partir de laquelle s'étendent deux longues queues hydrophobes. Mais le cholestérol occupe parfois l'espace entre ces deux queues et ne leur permet pas de se plier, ce qui rend les membranes de certaines cellules rigides. De plus, les molécules de cholestérol rationalisent la structure des membranes cellulaires et empêchent la transition des molécules polaires d'une cellule à l'autre.

Mais le composant le plus important, comme on peut le voir dans la section précédente sur les fonctions des membranes cellulaires, sont les protéines. Leur composition, leur fonction et leur emplacement sont très divers, mais il y a quelque chose en commun qui les unit tous : les lipides annulaires sont toujours situés autour des protéines des membranes cellulaires. Ce sont des graisses spéciales qui sont clairement structurées, stables, ont plus d'acides gras saturés dans leur composition et sont libérées des membranes avec des protéines "sponsorisées". Il s'agit d'une sorte de coque de protection personnelle pour les protéines, sans laquelle elles ne fonctionneraient tout simplement pas.

La structure de la membrane cellulaire est à trois couches. Une couche bilipidique liquide relativement homogène se trouve au milieu et les protéines la recouvrent des deux côtés d'une sorte de mosaïque, pénétrant partiellement dans l'épaisseur. Autrement dit, il serait faux de penser que les couches protéiques externes des membranes cellulaires sont continues. Les protéines, en plus de leurs fonctions complexes, sont nécessaires dans la membrane pour passer à l'intérieur des cellules et en transporter les substances qui ne peuvent pas pénétrer dans la couche de graisse. Par exemple, les ions potassium et sodium. Pour eux, des structures protéiques spéciales sont fournies - des canaux ioniques, dont nous discuterons plus en détail ci-dessous.

Si vous regardez la membrane cellulaire au microscope, vous pouvez voir une couche de lipides formée par les plus petites molécules sphériques, le long de laquelle, comme la mer, flottent de grandes cellules protéiques de formes diverses. Exactement les mêmes membranes divisent l'espace interne de chaque cellule en compartiments dans lesquels le noyau, les chloroplastes et les mitochondries sont confortablement situés. S'il n'y avait pas de «pièces» séparées à l'intérieur de la cellule, les organites se colleraient les unes aux autres et ne pourraient pas remplir correctement leurs fonctions.

Une cellule est un ensemble d'organites structuré et délimité par des membranes, qui est impliqué dans un ensemble de processus énergétiques, métaboliques, informationnels et reproductifs qui assurent l'activité vitale de l'organisme.

Comme on peut le voir à partir de cette définition, la membrane est le composant fonctionnel le plus important de toute cellule. Son importance est aussi grande que celle du noyau, des mitochondries et d'autres organites cellulaires. Et les propriétés uniques de la membrane sont dues à sa structure : elle se compose de deux films collés ensemble d'une manière particulière. Les molécules de phospholipides dans la membrane sont situées avec des têtes hydrophiles vers l'extérieur et des queues hydrophobes vers l'intérieur. Par conséquent, un côté du film est mouillé par l'eau, tandis que l'autre ne l'est pas. Ainsi, ces films sont reliés les uns aux autres avec des côtés non mouillables vers l'intérieur, formant une couche bilipidique entourée de molécules de protéines. C'est la structure très "sandwich" de la membrane cellulaire.

Canaux ioniques des membranes cellulaires

Considérons plus en détail le principe de fonctionnement des canaux ioniques. A quoi servent-ils ? Le fait est que seules les substances liposolubles peuvent pénétrer librement à travers la membrane lipidique - ce sont les gaz, les alcools et les graisses elles-mêmes. Ainsi, par exemple, dans les globules rouges, il y a un échange constant d'oxygène et de dioxyde de carbone, et pour cela, notre corps n'a pas à recourir à des astuces supplémentaires. Mais qu'en est-il lorsqu'il devient nécessaire de transporter des solutions aqueuses, telles que des sels de sodium et de potassium, à travers la membrane cellulaire ?

Il serait impossible d'ouvrir la voie à de telles substances dans la couche bilipidique, car les trous se resserreraient et se recolleraient immédiatement, telle est la structure de tout tissu adipeux. Mais la nature, comme toujours, a trouvé un moyen de sortir de la situation et a créé des structures spéciales de transport de protéines.

Il existe deux types de protéines conductrices :

Les transporteurs sont des pompes à protéines semi-intégrales ;

Les channeloformers sont des protéines intégrales.

Les protéines du premier type sont partiellement immergées dans la couche bilipidique de la membrane cellulaire, et regardent avec leur tête, et en présence de la substance désirée, elles commencent à se comporter comme une pompe : elles attirent une molécule et l'aspirent dans le cellule. Et les protéines du deuxième type, intégrales, ont une forme allongée et sont situées perpendiculairement à la couche bilipidique de la membrane cellulaire, la pénétrant de part en part. À travers eux, comme à travers des tunnels, des substances incapables de traverser la graisse entrent et sortent de la cellule. C'est par les canaux ioniques que les ions potassium pénètrent dans la cellule et s'y accumulent, tandis que les ions sodium, au contraire, en sortent. Il existe une différence de potentiels électriques, si nécessaire au bon fonctionnement de toutes les cellules de notre corps.

Les conclusions les plus importantes sur la structure et les fonctions des membranes cellulaires

La théorie semble toujours intéressante et prometteuse si elle peut être utilement appliquée dans la pratique. La découverte de la structure et des fonctions des membranes cellulaires du corps humain a permis aux scientifiques de faire une véritable percée dans la science en général, et dans la médecine en particulier. Ce n'est pas un hasard si nous nous sommes attardés sur les canaux ioniques de manière aussi détaillée, car c'est là que se trouve la réponse à l'une des questions les plus importantes de notre époque : pourquoi les gens tombent-ils de plus en plus malades avec l'oncologie ?

Le cancer tue environ 17 millions de personnes dans le monde chaque année et est la quatrième cause de décès. Selon l'OMS, l'incidence du cancer est en constante augmentation et d'ici la fin de 2020, elle pourrait atteindre 25 millions par an.

Qu'est-ce qui explique la véritable épidémie de cancer et qu'est-ce que la fonction des membranes cellulaires a à voir avec cela ? Vous direz : la raison en est dans les mauvaises conditions environnementales, la malnutrition, les mauvaises habitudes et l'hérédité sévère. Et, bien sûr, vous aurez raison, mais si nous parlons du problème plus en détail, la raison en est l'acidification du corps humain. Les facteurs négatifs énumérés ci-dessus entraînent une perturbation des membranes cellulaires, inhibent la respiration et la nutrition.

Là où il devrait y avoir un plus, un moins se forme et la cellule ne peut pas fonctionner normalement. Mais les cellules cancéreuses n'ont besoin ni d'oxygène ni d'un environnement alcalin - elles sont capables d'utiliser un type de nutrition anaérobie. Par conséquent, dans des conditions de manque d'oxygène et de pH hors échelle, les cellules saines mutent, voulant s'adapter à l'environnement et deviennent des cellules cancéreuses. C'est ainsi qu'une personne contracte le cancer. Pour éviter cela, il vous suffit de boire quotidiennement suffisamment d'eau propre et d'éliminer les substances cancérigènes présentes dans les aliments. Mais, en règle générale, les gens sont bien conscients des produits nocifs et de la nécessité d'une eau de haute qualité, et ne font rien - ils espèrent que les problèmes les contourneront.

Connaissant les caractéristiques de la structure et des fonctions des membranes cellulaires de différentes cellules, les médecins peuvent utiliser ces informations pour fournir des effets thérapeutiques ciblés et ciblés sur le corps. De nombreux médicaments modernes, pénétrant dans notre corps, recherchent la bonne "cible", qui peut être des canaux ioniques, des enzymes, des récepteurs et des biomarqueurs des membranes cellulaires. Cette méthode de traitement vous permet d'obtenir de meilleurs résultats avec un minimum d'effets secondaires.

Les antibiotiques de dernière génération, lorsqu'ils sont libérés dans le sang, ne tuent pas toutes les cellules d'affilée, mais recherchent exactement les cellules de l'agent pathogène, en se concentrant sur les marqueurs de ses membranes cellulaires. Les médicaments anti-migraineux les plus récents, les triptans, ne font que contracter les vaisseaux enflammés du cerveau, sans presque aucun effet sur le cœur et le système circulatoire périphérique. Et ils reconnaissent les vaisseaux nécessaires précisément par les protéines de leurs membranes cellulaires. Il existe de nombreux exemples de ce type, nous pouvons donc affirmer avec certitude que la connaissance de la structure et des fonctions des membranes cellulaires sous-tend le développement de la science médicale moderne et sauve des millions de vies chaque année.

Éducation: Institut médical de Moscou. I. M. Sechenov, spécialité - "Médecine" en 1991, en 1993 "Maladies professionnelles", en 1996 "Thérapie".

membrane cellulaire (également cytolemme, plasmalemme ou membrane plasmique) - une structure moléculaire élastique constituée de protéines et de lipides. Sépare le contenu de toute cellule de l'environnement extérieur, garantissant son intégrité ; régule les échanges entre la cellule et l'environnement ; les membranes intracellulaires divisent la cellule en compartiments fermés spécialisés - compartiments ou organites, dans lesquels certaines conditions environnementales sont maintenues.

S'il y en a un dans la cellule (généralement dans les cellules végétales), il recouvre la membrane cellulaire.

La membrane cellulaire est une double couche (bicouche) de molécules de classe lipidique, dont la plupart sont des lipides dits complexes - phospholipides. Les molécules lipidiques ont une partie hydrophile (« tête ») et une partie hydrophobe (« queue »). Lors de la formation des membranes, les parties hydrophobes des molécules se tournent vers l'intérieur, tandis que les parties hydrophiles se tournent vers l'extérieur. La membrane biologique comprend également diverses protéines :

• intégrale (pénétrant la membrane à travers),
• semi-intégrale (immergée à une extrémité dans la couche lipidique externe ou interne),
• superficiel (situé sur les côtés extérieurs ou adjacents aux côtés intérieurs de la membrane).

Certaines protéines sont les points de contact de la membrane cellulaire avec le cytosquelette à l'intérieur de la cellule et la paroi cellulaire à l'extérieur.

Fonctions membranaires :

• Barrière - fournit un métabolisme régulé, sélectif, passif et actif avec l'environnement.
• Transport - à travers la membrane, les substances sont transportées dans la cellule et hors de la cellule. Le transport à travers les membranes assure : l'apport de nutriments, l'élimination des produits finaux du métabolisme, la sécrétion de diverses substances, la création de gradients ioniques, le maintien d'un pH optimal dans la cellule et la concentration des ions nécessaires au fonctionnement de enzymes cellulaires.
• Matrice - fournit une certaine position relative et orientation des protéines membranaires, leur interaction optimale.
• Mécanique - assure l'autonomie de la cellule, ses structures intracellulaires, ainsi que la connexion avec d'autres cellules (dans les tissus). Les parois cellulaires jouent un rôle important dans la fonction mécanique.
• Énergie - lors de la photosynthèse dans les chloroplastes et de la respiration cellulaire dans les mitochondries, des systèmes de transfert d'énergie fonctionnent dans leurs membranes, auxquelles participent également des protéines.

Les membranes sont composées de trois classes de lipides :

• les phospholipides,
• glycolipides,
• cholestérol.

Phospholipides et glycolipides(lipides avec hydrates de carbone attachés) se composent de deux longues "queues" d'hydrocarbures hydrophobes qui sont reliées à une "tête" hydrophile chargée.

cholestérol donne la rigidité de la membrane, occupant l'espace libre entre les queues hydrophobes des lipides et ne leur permettant pas de se plier. Par conséquent, les membranes à faible teneur en cholestérol sont plus flexibles, tandis que celles à forte teneur en cholestérol sont plus rigides et cassantes. Le cholestérol sert également de «bouchon» qui empêche le mouvement des molécules polaires depuis et vers la cellule.

Une partie importante de la membrane est protéines, le pénétrant et responsable de diverses propriétés des membranes. Leur composition et leur orientation dans différentes membranes diffèrent. À côté des protéines se trouvent des lipides annulaires - ils sont plus ordonnés, moins mobiles, contiennent plus d'acides gras saturés et sont libérés de la membrane avec la protéine. Sans lipides annulaires, les protéines membranaires ne fonctionnent pas.

Les membranes cellulaires sont souvent asymétrique c'est-à-dire que les couches diffèrent par leur composition lipidique, la couche externe contient principalement du phosphatidylinositol, de la phosphatidylcholine, des sphingomyélines et des glycolipides, tandis que la couche interne contient de la phosphatidylsérine, de la phosphatidyléthanolamine et du phosphatidylinositol. La transition d'une molécule individuelle d'une couche à une autre (appelée bascule) est difficile, mais peut se produire spontanément, environ une fois tous les 6 mois, ou à l'aide de protéines flippase et de scramblase de la membrane plasmique. Si la phosphatidylsérine apparaît dans la couche externe, c'est un signal pour que les macrophages détruisent la cellule.

Organites membranaires- Ce sont des sections fermées simples ou interconnectées du cytoplasme, séparées de l'hyaloplasme par des membranes. Les organites à membrane unique comprennent le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les vacuoles, les peroxysomes; à deux membranes - le noyau, les mitochondries, les plastes. La structure des membranes de divers organites diffère par la composition des lipides et des protéines membranaires.

Les membranes cellulaires ont perméabilité sélective: le glucose, les acides aminés, les acides gras, le glycérol et les ions se diffusent lentement à travers eux, et les membranes elles-mêmes régulent activement ce processus dans une certaine mesure - certaines substances traversent, tandis que d'autres ne le font pas. Il existe quatre mécanismes principaux pour l'entrée de substances dans la cellule ou leur évacuation de la cellule vers l'extérieur : la diffusion, l'osmose, le transport actif et l'exo- ou endocytose. Les deux premiers processus sont de nature passive, c'est-à-dire qu'ils ne nécessitent pas d'énergie; les deux derniers sont des processus actifs associés à la consommation d'énergie.

La perméabilité sélective de la membrane lors du transport passif est due à des canaux spéciaux - les protéines intégrales. Ils pénètrent de part en part la membrane, formant une sorte de passage. Les éléments K, Na et Cl ont leurs propres canaux. En fonction du gradient de concentration, les molécules de ces éléments entrent et sortent de la cellule. Lorsqu'ils sont irrités, les canaux d'ions sodium s'ouvrent et un afflux important d'ions sodium dans la cellule se produit. Il en résulte un déséquilibre du potentiel de membrane. Après cela, le potentiel de membrane est restauré. Les canaux potassiques sont toujours ouverts, à travers lesquels les ions potassium pénètrent lentement dans la cellule.

La membrane cellulaire a une structure assez complexe visible au microscope électronique. En gros, il consiste en une double couche de lipides (graisses), dans laquelle différents peptides (protéines) sont inclus à différents endroits. L'épaisseur totale de la membrane est d'environ 5-10 nm.

Le plan général de la structure de la membrane cellulaire est universel pour l'ensemble du monde vivant. Cependant, les membranes animales contiennent des inclusions de cholestérol, ce qui détermine sa rigidité. La différence entre les membranes des différents règnes d'organismes concerne principalement les formations supra-membranaires (couches). Ainsi, dans les plantes et les champignons au-dessus de la membrane (à l'extérieur), il y a une paroi cellulaire. Chez les plantes, il se compose principalement de cellulose et chez les champignons - de la substance de la chitine. Chez les animaux, la couche épimembranaire est appelée glycocalyx.

Un autre nom pour la membrane cellulaire est membrane cytoplasmique ou membrane plasmique.

Une étude plus approfondie de la structure de la membrane cellulaire révèle bon nombre de ses caractéristiques associées aux fonctions exercées.

La bicouche lipidique est principalement composée de phospholipides. Ce sont des graisses dont une extrémité contient un résidu d'acide phosphorique qui a des propriétés hydrophiles (c'est-à-dire qu'il attire les molécules d'eau). La deuxième extrémité du phospholipide est une chaîne d'acides gras qui ont des propriétés hydrophobes (ne forment pas de liaisons hydrogène avec l'eau).

Les molécules de phospholipides de la membrane cellulaire s'alignent sur deux rangées de sorte que leurs "extrémités" hydrophobes soient à l'intérieur et les "têtes" hydrophiles à l'extérieur. Il s'avère une structure assez solide qui protège le contenu de la cellule de l'environnement extérieur.

Les inclusions de protéines dans la membrane cellulaire sont inégalement réparties, de plus, elles sont mobiles (puisque les phospholipides de la bicouche ont une mobilité latérale). Depuis les années 70 du XXe siècle, les gens ont commencé à parler de structure en mosaïque fluide de la membrane cellulaire.

Selon la façon dont la protéine fait partie de la membrane, il existe trois types de protéines : intégrales, semi-intégrales et périphériques. Les protéines intégrales traversent toute l'épaisseur de la membrane et leurs extrémités dépassent des deux côtés. Ils remplissent principalement une fonction de transport. Dans les protéines semi-intégrales, une extrémité est située dans l'épaisseur de la membrane, et la seconde sort (de l'extérieur ou de l'intérieur) du côté. Ils remplissent des fonctions enzymatiques et réceptrices. Les protéines périphériques se trouvent sur la surface externe ou interne de la membrane.

Les caractéristiques structurelles de la membrane cellulaire indiquent qu'elle est le composant principal du complexe de surface de la cellule, mais pas le seul. Ses autres composants sont la couche supra-membranaire et la couche sous-membranaire.

Le glycocalyx (couche supramembranaire des animaux) est formé d'oligosaccharides et de polysaccharides, ainsi que de protéines périphériques et de parties saillantes de protéines intégrales. Les composants du glycocalyx remplissent une fonction de récepteur.

En plus du glycocalyx, les cellules animales possèdent également d'autres formations supra-membranaires : mucus, chitine, périlemme (semblable à une membrane).

La formation supra-membranaire chez les plantes et les champignons est la paroi cellulaire.

La couche sous-membranaire de la cellule est le cytoplasme de surface (hyaloplasme) avec le système contractile de soutien de la cellule inclus, dont les fibrilles interagissent avec les protéines qui composent la membrane cellulaire. Divers signaux sont transmis à travers de tels composés de molécules.