Le squelette de base de la membrane cellulaire

Les humains sont constitués de cellules, et de nombreux êtres vivants dans le monde sont constitués de cellules. Les plantes ont des cellules végétales et des cellules humaines. La structure d'une cellule est constituée d'une membrane cellulaire, d'un noyau, d'un cytoplasme, etc. Les plantes ont également des chloroplastes, et les cellules humaines contiennent également des mitochondries, etc. La membrane cellulaire est la membrane semi-perméable la plus externe de la cellule. Examinons le squelette de base de la membrane cellulaire.

La membrane cellulaire est une membrane élastique, semi-perméable, composée principalement de phospholipides et d'une épaisseur de 8 à 10 nm. Chez les cellules animales, la face externe de la membrane est en contact avec le milieu extérieur. Ses principales fonctions sont d’échanger sélectivement des substances, d’absorber des nutriments, d’excréter des déchets métaboliques et de sécréter et de transporter des protéines.

Les lipides membranaires sont principalement composés de phospholipides, de cholestérol et d'une petite quantité de glycolipides. Dans les lipides membranaires de la plupart des cellules, les phospholipides représentent plus de 70 % du total, le cholestérol ne dépasse pas 30 % et les glycolipides ne dépassent pas 10 %. Les phospholipides peuvent être divisés en deux catégories : les phosphoglycérides et la sphingomyéline (SM). Les phospholipides du glycérol comprennent principalement la phosphatidylcholine (phosphatidylcholine, PC), suivie de la phosphatidylsérine (phosphalidylsérine, PS) et de la phosphatidyléthanolamine (céphaline) (phosphatidyléthanolamine, PE), et le moins abondant est le phosphatidylinositol (phosphatidylinosital, PI). Les phospholipides, le cholestérol et les glycolipides sont tous des molécules amphiphiles. Les groupes hydrophiles tels que les groupes phosphate et alcalin dans les molécules de phospholipides, les groupes hydroxyles dans les molécules de cholestérol et les chaînes de sucre dans les molécules de glycolipides forment les extrémités hydrophiles de leurs molécules respectives, tandis que les autres extrémités des molécules sont des chaînes hydrocarbonées d'acides gras hydrophobes. Ces molécules existent dans la membrane plasmique sous la forme d'une bicouche lipidique, avec les extrémités hydrophiles tournées vers le liquide extracellulaire ou le cytoplasme et les chaînes hydrocarbonées d'acides gras hydrophobes tournées l'une vers l'autre, formant une région hydrophobe à l'intérieur de la membrane. La composition lipidique de la bicouche lipidique membranaire est asymétrique. Les phospholipides contenant des acides aminés (phosphatidylsérine, phosphatidyléthanolamine et phosphatidylinositol) sont principalement répartis dans la couche interne de la membrane près du cytoplasme, tandis que la plupart des glycolipides de phosphatidylcholine sont répartis dans la couche externe de la membrane.

Protéine membranaire

Il existe deux types de protéines : les protéines intrinsèques et les protéines extrinsèques. Les protéines intrinsèques sont liées de manière covalente à la partie hydrophobe des phospholipides avec leurs parties hydrophobes, et les deux extrémités sont polaires, pénétrant l'intérieur et l'extérieur de la membrane ; les protéines extrinsèques sont liées aux extrémités extérieures des protéines intrinsèques ou aux têtes hydrophiles des molécules de phospholipides avec des liaisons non covalentes. Tels que les transporteurs, les récepteurs spécifiques, les enzymes et les antigènes de surface. 20 à 30 % des protéines de surface (protéines périphériques) se lient aux lipides des deux côtés de la membrane avec des acides aminés chargés ou des groupes - groupes polaires ; 70 à 80 % des protéines liées (protéines intrinsèques) se lient aux molécules lipidiques par l'intermédiaire d'une ou plusieurs hélices α hydrophobes (formées par l'absorption de 20 à 30 acides aminés hydrophobes, avec 3,6 résidus d'acides aminés par tour, équivalent à l'épaisseur de la membrane. Les hélices α adjacentes sont reliées par des peptides à chaîne droite à l'intérieur et à l'extérieur de la membrane), c'est-à-dire les hydroxyles hydrophobes à l'intérieur de la membrane. Théoriquement, les protéines intégrées dans la couche lipidique peuvent flotter et se déplacer latéralement, elles devraient donc être distribuées de manière aléatoire ; mais en réalité, elles ont une distribution régionale (qui peut être liée au confinement de certaines molécules de protéines par le cytosquelette sur la face interne de la membrane) afin de réaliser leurs fonctions spéciales : l'échange de matière, d'énergie et d'informations entre les cellules et l'environnement. (Frye et Edidin ont utilisé en 1970 du cinnamaldéhyde alcalin émettant du rouge pour marquer des cellules humaines et des cellules de souris cultivées in vitro avec des anticorps protéiques membranaires marqués à la fluorescéine émettant du vert, puis les ont laissés fusionner. Après 40 minutes à 37°C, ils sont devenus uniformément répartis. Méthode de récupération de fluorescence par photoblanchiment, surveillance de micro-zones)

Il existe deux principaux types de protéines de transport sur la membrane cellulaire : les protéines porteuses et les protéines canalaires. Les protéines porteuses, également appelées transporteurs, perméases et transporteurs, peuvent se lier à des solutés spécifiques et transférer les solutés liés de l'autre côté de la membrane par des changements dans leur propre conformation. Certaines protéines porteuses nécessitent de l'énergie pour fonctionner, comme diverses pompes à ions pilotées par l'ATP ; d'autres n'ont pas besoin d'énergie et transportent des substances par diffusion assistée, comme la valinase. Les protéines canalaires ont une faible liaison aux substances qu'elles transportent et peuvent former des canaux hydrophiles qui permettent le passage de solutés spécifiques lorsque les canaux sont ouverts. Toutes les protéines canalaires transportent les solutés par diffusion assistée.

Sucre membranaire

Sucres membranaires et enrobages de sucre : glycoprotéines, glycolipides

Les glucides de la membrane cellulaire sont principalement des chaînes d'oligosaccharides et de polysaccharides, qui sont liées de manière covalente aux lipides ou aux protéines de la membrane pour former des glycolipides et des glycoprotéines ; la plupart de ces chaînes de sucre sont exposées sur le côté extérieur (non cytoplasmique) de la membrane. (Complexe polysaccharide-protéine, enveloppe cellulaire) La spécificité de l'arrangement monosaccharidique sert de « marqueur, d'antenne » des cellules ou des protéines - déterminant antigénique (reconnaissable, se liant aux transmetteurs, hormones, etc. Les chaînes oligosaccharidiques des substances du groupe sanguin ABO, à savoir la sphingosine, sont différentes. 131AA+100 résidus de sucre).