Fonctions de la membrane cellulaire dans une cellule. Principales fonctions des membranes

Délimitatif ( barrière) - séparer le contenu cellulaire de l'environnement extérieur ;

Réguler les échanges entre la cellule et l'environnement ;

Ils divisent les cellules en compartiments, ou compartiments, destinés à certaines voies métaboliques spécialisées ( partage);

C'est le siège de certaines réactions chimiques (réactions lumineuses de photosynthèse dans les chloroplastes, phosphorylation oxydative lors de la respiration dans les mitochondries) ;

Assurer la communication entre les cellules des tissus des organismes multicellulaires ;

Transport- effectue le transport transmembranaire.

Récepteur- sont l'emplacement des sites récepteurs qui reconnaissent les stimuli externes.

Transport de substancesà travers la membrane - l'une des principales fonctions de la membrane, assurant l'échange de substances entre la cellule et l'environnement extérieur. Selon la consommation d'énergie pour le transfert des substances, on distingue :

transport passif, ou diffusion facilitée ;

transport actif (sélectif) avec la participation de l'ATP et des enzymes.

transport sous emballage à membrane. Il existe l'endocytose (dans la cellule) et l'exocytose (hors de la cellule) - des mécanismes qui transportent les grosses particules et les macromolécules à travers la membrane. Au cours de l'endocytose, la membrane plasmique forme une invagination, ses bords fusionnent et une vésicule est libérée dans le cytoplasme. La vésicule est délimitée du cytoplasme par une seule membrane, qui fait partie de la membrane cytoplasmique externe. Il existe la phagocytose et la pinocytose. La phagocytose est l'absorption de grosses particules assez dures. Par exemple, la phagocytose des lymphocytes, des protozoaires, etc. La pinocytose est le processus de capture et d'absorption de gouttelettes de liquide contenant des substances dissoutes.

L'exocytose est le processus d'élimination de diverses substances de la cellule. Lors de l'exocytose, la membrane de la vésicule, ou vacuole, fusionne avec la membrane cytoplasmique externe. Le contenu de la vésicule est éliminé au-delà de la surface cellulaire et la membrane est incluse dans la membrane cytoplasmique externe.

Au coeur passif le transport des molécules non chargées réside dans la différence entre les concentrations d'hydrogène et de charges, c'est-à-dire gradient électrochimique. Les substances se déplaceront d’une zone avec un gradient plus élevé vers une zone avec un gradient plus faible. La vitesse du transport dépend de la différence de pente.

La diffusion simple est le transport de substances directement à travers la bicouche lipidique. Caractéristique des gaz, molécules apolaires ou petites molécules polaires non chargées, solubles dans les graisses. L'eau pénètre rapidement dans la bicouche car sa molécule est petite et électriquement neutre. La diffusion de l’eau à travers les membranes s’appelle l’osmose.

La diffusion à travers les canaux membranaires est le transport de molécules chargées et d'ions (Na, K, Ca, Cl) pénétrant à travers la membrane en raison de la présence de protéines spéciales formant des canaux qui forment des pores d'eau.

La diffusion facilitée est le transport de substances utilisant des protéines de transport spéciales. Chaque protéine est responsable d'une molécule ou d'un groupe de molécules apparentées strictement défini, interagit avec elle et se déplace à travers la membrane. Par exemple, les sucres, les acides aminés, les nucléotides et autres molécules polaires.

Transport actif réalisée par des protéines porteuses (ATPase) contre un gradient électrochimique, avec consommation d'énergie. Sa source est constituée de molécules d'ATP. Par exemple, le sodium est une pompe à potassium.

La concentration de potassium à l'intérieur de la cellule est beaucoup plus élevée qu'à l'extérieur, et le sodium, vice versa. Par conséquent, les cations potassium et sodium diffusent passivement à travers les pores d’eau de la membrane selon un gradient de concentration. Ceci s'explique par le fait que la perméabilité de la membrane aux ions potassium est supérieure à celle des ions sodium. En conséquence, le potassium se diffuse hors de la cellule plus rapidement que le sodium dans la cellule. Cependant, pour le fonctionnement normal des cellules, un certain rapport de 3 ions potassium et 2 ions sodium est nécessaire. Par conséquent, il existe une pompe sodium-potassium dans la membrane qui pompe activement le sodium hors de la cellule et le potassium dans la cellule. Cette pompe est une protéine membranaire transmembranaire capable de réarrangements conformationnels. Par conséquent, il peut attacher à lui-même des ions potassium et sodium (antiport). Le processus est gourmand en énergie :

De l'intérieur de la membrane, les ions sodium et une molécule d'ATP pénètrent dans la protéine pompe, et les ions potassium proviennent de l'extérieur.

Les ions sodium se combinent avec une molécule protéique et la protéine acquiert une activité ATPase, c'est-à-dire la capacité de provoquer l'hydrolyse de l'ATP, qui s'accompagne de la libération d'énergie qui entraîne la pompe.

Le phosphate libéré lors de l'hydrolyse de l'ATP se fixe sur la protéine, c'est-à-dire phosphoryle la protéine.

La phosphorylation provoque des changements conformationnels dans la protéine ; elle devient incapable de retenir les ions sodium. Ils sont libérés et sortent de la cellule.

La nouvelle conformation de la protéine favorise l’attachement des ions potassium à celle-ci.

L'ajout d'ions potassium provoque une déphosphorylation de la protéine. Il change à nouveau de conformation.

Un changement de conformation des protéines entraîne la libération d’ions potassium à l’intérieur de la cellule.

La protéine est à nouveau prête à attacher des ions sodium à elle-même.

En un cycle de fonctionnement, la pompe pompe 3 ions sodium de la cellule et pompe 2 ions potassium.

Cytoplasme– un composant obligatoire de la cellule, situé entre l’appareil superficiel de la cellule et le noyau. Il s'agit d'un complexe structurel hétérogène complexe composé de :

hyaloplasme

organites (composants permanents du cytoplasme)

les inclusions sont des composants temporaires du cytoplasme.

Matrice cytoplasmique(hyaloplasme) est le contenu interne de la cellule - une solution colloïdale incolore, épaisse et transparente. Les composants de la matrice cytoplasmique réalisent des processus de biosynthèse dans la cellule et contiennent les enzymes nécessaires à la production d'énergie, principalement dues à la glycolyse anaérobie.

Propriétés fondamentales de la matrice cytoplasmique.

Détermine les propriétés colloïdales de la cellule. Avec les membranes intracellulaires du système vacuolaire, il peut être considéré comme un système colloïdal hautement hétérogène ou multiphasé.

Fournit un changement dans la viscosité du cytoplasme, une transition d'un gel (plus épais) à un sol (plus liquide), qui se produit sous l'influence de facteurs externes et internes.

Fournit la cyclose, le mouvement amiboïde, la division cellulaire et le mouvement des pigments dans les chromatophores.

Détermine la polarité de l'emplacement des composants intracellulaires.

Fournit les propriétés mécaniques des cellules - élasticité, capacité à fusionner, rigidité.

Organites– des structures cellulaires permanentes qui garantissent que la cellule remplit des fonctions spécifiques. Selon les caractéristiques structurelles, il existe :

organites membranaires - ont une structure membranaire. Ils peuvent être monomembranaires (RE, appareil de Golgi, lysosomes, vacuoles de cellules végétales). Double membrane (mitochondries, plastes, noyau).

Organites non membranaires - n'ont pas de structure membranaire (chromosomes, ribosomes, centre cellulaire, cytosquelette).

Les organites à usage général sont caractéristiques de toutes les cellules : noyau, mitochondries, centre cellulaire, appareil de Golgi, ribosomes, EPS, lysosomes. Lorsque les organites sont caractéristiques de certains types de cellules, on les appelle organites spécialisés (par exemple, myofibrilles qui contractent une fibre musculaire).

Réticulum endoplasmique- une structure unique et continue dont la membrane forme de nombreuses invaginations et plis qui ressemblent à des tubules, des microvacuoles et de grandes citernes. Les membranes ER sont reliées d’une part à la membrane cytoplasmique cellulaire et d’autre part à l’enveloppe externe de la membrane nucléaire.

Il existe deux types de PSE : rugueux et lisse.

Dans le RE rugueux ou granuleux, les citernes et les tubules sont associés aux ribosomes. est la face externe de la membrane. Le RE lisse ou agranulaire n’a aucun lien avec les ribosomes. C'est la face interne de la membrane.

Tableau n°2

Question 1 (8)

Membrane cellulaire(ou cytolemme, ou plasmalemme, ou membrane plasmique) 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.

Fonctions de la cellule ou de la membrane plasmique

La membrane apporte :

1) Pénétration sélective dans et hors de la cellule des molécules et des ions nécessaires pour remplir des fonctions cellulaires spécifiques ;
2) Transport sélectif des ions à travers la membrane, maintenant une différence de potentiel électrique transmembranaire ;
3) Spécificité des contacts intercellulaires.

En raison de la présence dans la membrane de nombreux récepteurs qui perçoivent les signaux chimiques - hormones, médiateurs et autres substances biologiquement actives, elle est capable de modifier l'activité métabolique de la cellule. Les membranes confèrent la spécificité des manifestations immunitaires en raison de la présence d'antigènes sur elles - des structures qui provoquent la formation d'anticorps capables de se lier spécifiquement à ces antigènes.
Le noyau et les organites de la cellule sont également séparés du cytoplasme par des membranes qui empêchent la libre circulation de l'eau et des substances qui y sont dissoutes du cytoplasme vers eux et vice versa. Cela crée des conditions propices à la séparation des processus biochimiques se produisant dans différents compartiments de la cellule.

Structure de la membrane cellulaire

Membrane cellulaire- structure élastique, épaisseur de 7 à 11 nm (Fig. 1.1). Il est constitué principalement de lipides et de protéines. De 40 à 90 % de tous les lipides sont des phospholipides - phosphatidylcholine, phosphatidyléthanolamine, phosphatidylsérine, sphingomyéline et phosphatidylinositol. Les glycolipides, représentés par les cérébrisides, les sulfatides, les gangliosides et le cholestérol, constituent un composant important de la membrane.

Structure de base de la membrane cellulaire est une double couche de molécules phospholipidiques. En raison des interactions hydrophobes, les chaînes glucidiques des molécules lipidiques sont maintenues les unes à côté des autres dans un état allongé. Des groupes de molécules phospholipidiques des deux couches interagissent avec des molécules protéiques immergées dans la membrane lipidique. Du fait que la plupart des composants lipidiques de la bicouche sont à l'état liquide, la membrane est mobile et effectue des mouvements ondulatoires. Ses sections, ainsi que les protéines immergées dans la bicouche lipidique, sont mélangées d'une partie à l'autre. La mobilité (fluidité) des membranes cellulaires facilite les processus de transport de substances à travers la membrane.

Protéines de la membrane cellulaire sont représentés principalement par des glycoprotéines.

Distinguer

protéines intégrales, pénétrant dans toute l'épaisseur de la membrane et

protéines périphériques, attaché uniquement à la surface de la membrane, principalement à sa partie interne.

Protéines périphériques presque tous fonctionnent comme des enzymes (acétylcholinestérase, phosphatases acides et alcalines, etc.). Mais certaines enzymes sont également représentées par des protéines intégrales - l'ATPase.

Protéines intégrales assurent un échange sélectif d'ions à travers les canaux membranaires entre les fluides extracellulaires et intracellulaires, et agissent également comme des protéines qui transportent de grosses molécules.

Les récepteurs membranaires et les antigènes peuvent être représentés à la fois par des protéines intégrales et périphériques.

Les protéines adjacentes à la membrane du côté cytoplasmique sont classées comme suit : cytosquelette cellulaire. Ils peuvent s'attacher aux protéines membranaires.

Donc, bande protéique 3(numéro de bande lors de l'électrophorèse des protéines) des membranes érythrocytaires est combiné en un ensemble avec d'autres molécules du cytosquelette - la spectrine via la protéine de faible poids moléculaire ankyrine

Spectrine est une protéine majeure du cytosquelette constituant un réseau bidimensionnel auquel l'actine est attachée.

Actine forme des microfilaments, qui sont l'appareil contractile du cytosquelette.

Cytosquelette permet à la cellule de présenter des propriétés flexibles-élastiques et fournit une résistance supplémentaire à la membrane.

La plupart des protéines intégrales sont des glycoprotéines. Leur partie glucidique dépasse de la membrane cellulaire vers l'extérieur. De nombreuses glycoprotéines ont une charge négative importante en raison de leur teneur importante en acide sialique (par exemple, la molécule de glycophorine). Cela confère aux surfaces de la plupart des cellules une charge négative, aidant ainsi à repousser d’autres objets chargés négativement. Les protubérances glucidiques des glycoprotéines sont porteuses d'antigènes de groupe sanguin, d'autres déterminants antigéniques de la cellule, et elles agissent comme des récepteurs qui se lient aux hormones. Les glycoprotéines forment des molécules adhésives qui permettent aux cellules de s'attacher les unes aux autres, c'est-à-dire contacts intercellulaires étroits.

La grande majorité des organismes vivant sur Terre sont constitués de cellules largement similaires dans leur composition chimique, leur structure et leurs fonctions vitales. Le métabolisme et la conversion d'énergie se produisent dans chaque cellule. La division cellulaire est à la base des processus de croissance et de reproduction des organismes. Ainsi, la cellule est une unité de structure, de développement et de reproduction des organismes.

Une cellule ne peut exister que comme un système intégral, indivisible en parties. L'intégrité cellulaire est assurée par les membranes biologiques. Une cellule est un élément d'un système de rang supérieur : un organisme. Les parties cellulaires et les organites, constitués de molécules complexes, représentent des systèmes intégraux d'un rang inférieur.

La cellule est un système ouvert relié à l'environnement par l'échange de substances et d'énergie. C'est un système fonctionnel dans lequel chaque molécule remplit des fonctions spécifiques. La cellule a une stabilité, la capacité de s’autoréguler et de s’auto-reproduire.

La cellule est un système autonome. Le système génétique de contrôle d'une cellule est représenté par des macromolécules complexes - les acides nucléiques (ADN et ARN).

En 1838-1839 Les biologistes allemands M. Schleiden et T. Schwann ont résumé les connaissances sur la cellule et formulé la position principale de la théorie cellulaire, dont l'essence est que tous les organismes, végétaux et animaux, sont constitués de cellules.

En 1859, R. Virchow a décrit le processus de division cellulaire et a formulé l'une des dispositions les plus importantes de la théorie cellulaire : « Chaque cellule vient d'une autre cellule ». Les nouvelles cellules se forment à la suite de la division de la cellule mère et non à partir d'une substance non cellulaire, comme on le pensait auparavant.

La découverte des œufs de mammifères par le scientifique russe K. Baer en 1826 a conduit à la conclusion que la cellule est à la base du développement des organismes multicellulaires.

La théorie cellulaire moderne comprend les dispositions suivantes :

1) cellule - l'unité de structure et de développement de tous les organismes ;

2) les cellules d'organismes de différents règnes de la nature vivante sont similaires en termes de structure, de composition chimique, de métabolisme et de manifestations fondamentales de l'activité vitale ;

3) de nouvelles cellules sont formées à la suite de la division de la cellule mère ;

4) dans un organisme multicellulaire, les cellules forment des tissus ;

5) les organes sont constitués de tissus.

Avec l'introduction de méthodes modernes de recherche biologique, physique et chimique en biologie, il est devenu possible d'étudier la structure et le fonctionnement de divers composants de la cellule. L'une des méthodes d'étude des cellules est microscopie. Un microscope optique moderne grossit les objets 3 000 fois et vous permet de voir les plus gros organites cellulaires, d'observer le mouvement du cytoplasme et la division cellulaire.

Inventé dans les années 40. XXe siècle Un microscope électronique donne un grossissement de dizaines et de centaines de milliers de fois. Un microscope électronique utilise un flux d’électrons au lieu de lumière et des champs électromagnétiques au lieu de lentilles. Par conséquent, un microscope électronique produit des images claires à des grossissements beaucoup plus élevés. À l'aide d'un tel microscope, il a été possible d'étudier la structure des organites cellulaires.

La structure et la composition des organites cellulaires sont étudiées à l'aide de la méthode centrifugation. Les tissus hachés dont les membranes cellulaires sont détruites sont placés dans des tubes à essai et mis en rotation dans une centrifugeuse à grande vitesse. La méthode est basée sur le fait que différents organoïdes cellulaires ont une masse et une densité différentes. Les organites plus denses sont déposés dans un tube à essai à basse vitesse de centrifugation, les moins denses - à haute vitesse. Ces couches sont étudiées séparément.

Largement utilisé méthode de culture cellulaire et tissulaire, qui consiste dans le fait qu'à partir d'une ou plusieurs cellules sur un milieu nutritif spécial, on peut obtenir un groupe du même type de cellules animales ou végétales et même faire pousser une plante entière. En utilisant cette méthode, vous pouvez obtenir une réponse à la question de savoir comment divers tissus et organes du corps sont formés à partir d'une seule cellule.

Les principes de base de la théorie cellulaire ont été formulés pour la première fois par M. Schleiden et T. Schwann. Une cellule est une unité de structure, d'activité vitale, de reproduction et de développement de tous les organismes vivants. Pour étudier les cellules, des méthodes de microscopie, de centrifugation, de culture cellulaire et tissulaire, etc. sont utilisées.

Les cellules des champignons, des plantes et des animaux ont de nombreux points communs non seulement en termes de composition chimique, mais également de structure. Lors de l'examen d'une cellule au microscope, diverses structures y sont visibles - organoïdes. Chaque organite remplit des fonctions spécifiques. Il y a trois parties principales dans une cellule : la membrane plasmique, le noyau et le cytoplasme (Figure 1).

Membrane plasma sépare la cellule et son contenu de l'environnement. Sur la figure 2, vous voyez : la membrane est formée de deux couches de lipides et les molécules de protéines pénètrent dans l'épaisseur de la membrane.

Fonction principale de la membrane plasmique transport. Il assure l'apport de nutriments dans la cellule et l'élimination des produits métaboliques.

Une propriété importante de la membrane est perméabilité sélective, ou semi-perméabilité, permet à la cellule d'interagir avec l'environnement : seules certaines substances y pénètrent et en sont éliminées. De petites molécules d'eau et d'autres substances pénètrent dans la cellule par diffusion, en partie à travers les pores de la membrane.

Les sucres, les acides organiques et les sels sont dissous dans le cytoplasme, la sève cellulaire des vacuoles d'une cellule végétale. De plus, leur concentration dans la cellule est bien plus élevée que dans l’environnement. Plus la concentration de ces substances dans la cellule est élevée, plus elle absorbe d’eau. On sait que l'eau est constamment consommée par la cellule, ce qui entraîne une augmentation de la concentration de sève cellulaire et de l'eau qui pénètre à nouveau dans la cellule.

L'entrée de molécules plus grosses (glucose, acides aminés) dans la cellule est assurée par des protéines de transport membranaire qui, se combinant aux molécules des substances transportées, les transportent à travers la membrane. Ce processus implique des enzymes qui décomposent l'ATP.

Figure 1. Schéma généralisé de la structure d'une cellule eucaryote.
(pour agrandir l'image, cliquez sur l'image)

Figure 2. Structure de la membrane plasmique.
1 - protéines perçantes, 2 - protéines immergées, 3 - protéines externes

Figure 3. Schéma de pinocytose et phagocytose.

Des molécules encore plus grosses de protéines et de polysaccharides pénètrent dans la cellule par phagocytose (du grec. phagos- dévorer et kitos- vaisseau, cellule), et gouttes de liquide - par pinocytose (du grec. pinot- Je bois et kitos) (Figure 3).

Les cellules animales, contrairement aux cellules végétales, sont entourées d'un « pelage » doux et flexible formé principalement de molécules de polysaccharides qui, unissant certaines protéines et lipides membranaires, entourent la cellule de l'extérieur. La composition des polysaccharides est spécifique aux différents tissus, grâce à laquelle les cellules se « reconnaissent » et se connectent les unes aux autres.

Les cellules végétales n'ont pas un tel « manteau ». Ils sont recouverts d’une membrane plasmique poreuse. membrane cellulaire, constitué principalement de cellulose. À travers les pores, des fils de cytoplasme s'étendent de cellule en cellule, reliant les cellules les unes aux autres. C’est ainsi que s’effectue la communication entre les cellules et l’intégrité du corps.

La membrane cellulaire des plantes joue le rôle d’un squelette solide et protège la cellule des dommages.

La plupart des bactéries et tous les champignons possèdent une membrane cellulaire, seule sa composition chimique est différente. Chez les champignons, il s'agit d'une substance semblable à la chitine.

Les cellules des champignons, des plantes et des animaux ont une structure similaire. Une cellule comporte trois parties principales : le noyau, le cytoplasme et la membrane plasmique. La membrane plasmique est composée de lipides et de protéines. Il assure l'entrée des substances dans la cellule et leur libération hors de la cellule. Dans les cellules des plantes, des champignons et de la plupart des bactéries, il existe une membrane cellulaire au-dessus de la membrane plasmique. Il remplit une fonction protectrice et joue le rôle de squelette. Chez les plantes, la paroi cellulaire est constituée de cellulose et chez les champignons, elle est constituée d'une substance semblable à la chitine. Les cellules animales sont recouvertes de polysaccharides qui assurent les contacts entre les cellules d'un même tissu.

Savez-vous que la partie principale de la cellule est cytoplasme. Il se compose d’eau, d’acides aminés, de protéines, de glucides, d’ATP et d’ions de substances inorganiques. Le cytoplasme contient le noyau et les organites de la cellule. Dans celui-ci, les substances se déplacent d'une partie de la cellule à une autre. Le cytoplasme assure l'interaction de tous les organites. Des réactions chimiques ont lieu ici.

L'ensemble du cytoplasme est imprégné de minces microtubules protéiques qui forment cytosquelette cellulaire, grâce à quoi il conserve une forme constante. Le cytosquelette cellulaire est flexible, puisque les microtubules sont capables de changer de position, de se déplacer d'un côté et de se raccourcir de l'autre. Diverses substances pénètrent dans la cellule. Que leur arrive-t-il dans la cage ?

Dans les lysosomes - petites vésicules membranaires rondes (voir Fig. 1), les molécules de substances organiques complexes sont décomposées en molécules plus simples à l'aide d'enzymes hydrolytiques. Par exemple, les protéines sont décomposées en acides aminés, les polysaccharides en monosaccharides, les graisses en glycyrine et en acides gras. Pour cette fonction, les lysosomes sont souvent appelés les « stations digestives » de la cellule.

Si la membrane des lysosomes est détruite, les enzymes qu'ils contiennent peuvent digérer la cellule elle-même. C’est pourquoi les lysosomes sont parfois appelés « armes de destruction cellulaire ».

L'oxydation enzymatique de petites molécules d'acides aminés, de monosaccharides, d'acides gras et d'alcools formés dans les lysosomes en dioxyde de carbone et en eau commence dans le cytoplasme et se termine dans d'autres organites - mitochondries. Les mitochondries sont des organites en forme de bâtonnets, filiformes ou sphériques, délimitées du cytoplasme par deux membranes (Fig. 4). La membrane externe est lisse et la membrane interne forme des plis - Cristaux, ce qui augmente sa surface. La membrane interne contient des enzymes qui participent à l'oxydation des substances organiques en dioxyde de carbone et en eau. Cela libère de l'énergie stockée par la cellule dans les molécules d'ATP. C’est pourquoi les mitochondries sont appelées les « centrales électriques » de la cellule.

Dans la cellule, les substances organiques sont non seulement oxydées, mais également synthétisées. La synthèse des lipides et des glucides s'effectue sur le réticulum endoplasmique - EPS (Fig. 5), et des protéines - sur les ribosomes. Qu’est-ce que l’EPS ? Il s'agit d'un système de tubules et de citernes dont les parois sont formées par une membrane. Ils imprègnent tout le cytoplasme. Les substances se déplacent à travers les canaux du RE vers différentes parties de la cellule.

Il existe des EPS lisses et rugueux. À la surface du RE lisse, les glucides et les lipides sont synthétisés avec la participation d'enzymes. La rugosité du ER est donnée par les petits corps ronds qui s'y trouvent - ribosomes(voir Fig. 1), qui participent à la synthèse des protéines.

La synthèse de substances organiques se produit également dans plastes, que l'on trouve uniquement dans les cellules végétales.

Riz. 4. Schéma de la structure des mitochondries.
1.- membrane externe; 2.- membrane interne; 3.- plis de la membrane interne - crêtes.

Riz. 5. Schéma de la structure du PSE brut.

Riz. 6. Schéma de la structure d'un chloroplaste.
1.- membrane externe; 2.- membrane interne; 3.- contenu interne du chloroplaste ; 4.- plis de la membrane interne, rassemblés en « piles » et formant grana.

Dans les plastes incolores - leucoplastes(du grec leucose- blanc et plastos- créé) l'amidon s'accumule. Les tubercules de pomme de terre sont très riches en leucoplastes. Les couleurs jaune, orange et rouge sont données aux fruits et aux fleurs. chromoplastes(du grec chrome- la couleur et plastos). Ils synthétisent des pigments impliqués dans la photosynthèse - caroténoïdes. Dans la vie végétale, il est particulièrement important chloroplastes(du grec chloros- verdâtre et plastos) - plastes verts. Sur la figure 6, vous voyez que les chloroplastes sont recouverts de deux membranes : une externe et une interne. La membrane interne forme des plis ; entre les plis se trouvent des bulles disposées en piles - céréales. Les granas contiennent des molécules de chlorophylle, impliquées dans la photosynthèse. Chaque chloroplaste contient environ 50 grains disposés en damier. Cette disposition assure un éclairage maximal de chaque visage.

Dans le cytoplasme, les protéines, les lipides et les glucides peuvent s’accumuler sous forme de grains, de cristaux et de gouttelettes. Ces inclusion- réserver les nutriments qui sont consommés par la cellule selon ses besoins.

Dans les cellules végétales, une partie des nutriments de réserve, ainsi que des produits de dégradation, s'accumulent dans la sève cellulaire des vacuoles (voir Fig. 1). Ils peuvent représenter jusqu’à 90 % du volume d’une cellule végétale. Les cellules animales possèdent des vacuoles temporaires qui n'occupent pas plus de 5 % de leur volume.

Riz. 7. Schéma de la structure du complexe de Golgi.

Sur la figure 7, vous voyez un système de cavités entourées d'une membrane. Ce Complexe de Golgi, qui remplit diverses fonctions dans la cellule : participe à l'accumulation et au transport des substances, à leur élimination de la cellule, à la formation des lysosomes et de la membrane cellulaire. Par exemple, les molécules de cellulose pénètrent dans la cavité du complexe de Golgi qui, à l'aide de vésicules, se déplacent vers la surface cellulaire et sont incluses dans la membrane cellulaire.

La plupart des cellules se reproduisent par division. Participe à ce processus centre cellulaire. Il se compose de deux centrioles entourés d'un cytoplasme dense (voir Fig. 1). Au début de la division, les centrioles se déplacent vers les pôles de la cellule. Des fils protéiques en émanent, qui se connectent aux chromosomes et assurent leur répartition uniforme entre les deux cellules filles.

Tous les organites cellulaires sont étroitement interconnectés. Par exemple, les molécules de protéines sont synthétisées dans les ribosomes, elles sont transportées via les canaux ER vers différentes parties de la cellule et les protéines sont détruites dans les lysosomes. Les molécules nouvellement synthétisées sont utilisées pour construire des structures cellulaires ou s'accumulent dans le cytoplasme et les vacuoles comme nutriments de réserve.

La cellule est remplie de cytoplasme. Le cytoplasme contient le noyau et divers organites : lysosomes, mitochondries, plastes, vacuoles, ER, centre cellulaire, complexe de Golgi. Ils diffèrent par leur structure et leurs fonctions. Tous les organites du cytoplasme interagissent les uns avec les autres, assurant le fonctionnement normal de la cellule.

Tableau 1. STRUCTURE CELLULAIRE

Le rôle le plus important dans l'activité vitale et la division des cellules des champignons, des plantes et des animaux appartient au noyau et aux chromosomes qui s'y trouvent. La plupart des cellules de ces organismes ont un seul noyau, mais il existe également des cellules multinucléées, comme les cellules musculaires. Le noyau est situé dans le cytoplasme et a une forme ronde ou ovale. Il est recouvert d'une coque constituée de deux membranes. L'enveloppe nucléaire possède des pores à travers lesquels s'effectue l'échange de substances entre le noyau et le cytoplasme. Le noyau est rempli de jus nucléaire, dans lequel se trouvent les nucléoles et les chromosomes.

Nucléoles- ce sont des « ateliers de production » de ribosomes, formés d'ARN ribosomique produit dans le noyau et de protéines synthétisées dans le cytoplasme.

La fonction principale du noyau - stockage et transmission des informations héréditaires - est associée à chromosomes. Chaque type d'organisme possède son propre ensemble de chromosomes : un certain nombre, une forme et une taille.

Toutes les cellules du corps, à l'exception des cellules sexuelles, sont appelées somatique(du grec soma- corps). Les cellules d'un organisme de la même espèce contiennent le même ensemble de chromosomes. Par exemple, chez l'homme, chaque cellule du corps contient 46 chromosomes, chez la mouche des fruits, la drosophile, 8 chromosomes.

Les cellules somatiques possèdent généralement un double jeu de chromosomes. On l'appelle diploïde et est noté 2 n. Ainsi, une personne possède 23 paires de chromosomes, soit 2 n= 46. Les cellules sexuelles contiennent deux fois moins de chromosomes. Est-ce célibataire, ou haploïde, trousse. La personne a 1 n = 23.

Tous les chromosomes des cellules somatiques, contrairement aux chromosomes des cellules germinales, sont appariés. Les chromosomes qui composent une paire sont identiques les uns aux autres. Les chromosomes appariés sont appelés homologue. Les chromosomes qui appartiennent à différentes paires et diffèrent par leur forme et leur taille sont appelés non homologue(Fig.8).

Chez certaines espèces, le nombre de chromosomes peut être le même. Par exemple, le trèfle rouge et les pois ont 2 n= 14. Cependant, leurs chromosomes diffèrent par la forme, la taille et la composition nucléotidique des molécules d'ADN.

Riz. 8. Ensemble de chromosomes dans les cellules de drosophile.

Riz. 9. Structure d'un chromosome.

Pour comprendre le rôle des chromosomes dans la transmission de l’information héréditaire, il est nécessaire de se familiariser avec leur structure et leur composition chimique.

Les chromosomes d'une cellule qui ne se divise pas ressemblent à de longs fils fins. Avant la division cellulaire, chaque chromosome est constitué de deux brins identiques : chromatide, qui sont reliés entre les tailles de la taille - (Fig. 9).

Les chromosomes sont constitués d'ADN et de protéines. Étant donné que la composition nucléotidique de l’ADN varie selon les espèces, la composition des chromosomes est unique à chaque espèce.

Chaque cellule, à l'exception des cellules bactériennes, possède un noyau qui contient des nucléoles et des chromosomes. Chaque espèce est caractérisée par un certain ensemble de chromosomes : nombre, forme et taille. Dans les cellules somatiques de la plupart des organismes, l'ensemble des chromosomes est diploïde, dans les cellules sexuelles, il est haploïde. Les chromosomes appariés sont appelés homologues. Les chromosomes sont constitués d'ADN et de protéines. Les molécules d'ADN assurent le stockage et la transmission des informations héréditaires de cellule à cellule et d'organisme à organisme.

Après avoir travaillé sur ces sujets, vous devriez être capable de :

1. Expliquez dans quels cas un microscope optique (structure) ou un microscope électronique à transmission doit être utilisé.
2. Décrire la structure de la membrane cellulaire et expliquer la relation entre la structure de la membrane et sa capacité à échanger des substances entre la cellule et son environnement.
3. Définir les processus : diffusion, diffusion facilitée, transport actif, endocytose, exocytose et osmose. Indiquez les différences entre ces processus.
4. Nommer les fonctions des structures et indiquer dans quelles cellules (végétales, animales ou procaryotes) elles se trouvent : noyau, membrane nucléaire, nucléoplasme, chromosomes, membrane plasmique, ribosome, mitochondrie, paroi cellulaire, chloroplaste, vacuole, lysosome, réticulum endoplasmique lisse (agranulaire) et rugueux (granulaire), centre cellulaire, appareil de Golgi, cil, flagelle, mésosome, pili ou fimbriae.
5. Nommez au moins trois signes par lesquels une cellule végétale peut être distinguée d'une cellule animale.
6. Énumérez les différences les plus importantes entre les cellules procaryotes et eucaryotes.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologie générale". Moscou, "Lumières", 2000

• Thème 1. "Membrane plasmique". §1, §8 p. 5;20
• Sujet 2. "Cage". §8-10 p. 20-30
• Sujet 3. "Cellule procaryote. Virus." §11 p. 31-34

Cytoplasme- une partie obligatoire de la cellule, enfermée entre la membrane plasmique et le noyau ; est divisé en hyaloplasme (la substance principale du cytoplasme), en organites (composants permanents du cytoplasme) et en inclusions (composants temporaires du cytoplasme). Composition chimique du cytoplasme : la base est de l'eau (60 à 90 % de la masse totale du cytoplasme), divers composés organiques et inorganiques. Le cytoplasme a une réaction alcaline. Une caractéristique du cytoplasme d'une cellule eucaryote est un mouvement constant ( cyclose). Il est détecté principalement par le mouvement des organites cellulaires, tels que les chloroplastes. Si le mouvement du cytoplasme s'arrête, la cellule meurt, car ce n'est qu'en étant en mouvement constant qu'elle peut remplir ses fonctions.

Hyaloplasme ( cytosol) est une solution colloïdale incolore, visqueuse, épaisse et transparente. C'est en lui que se déroulent tous les processus métaboliques, il assure l'interconnexion du noyau et de tous les organites. Selon la prédominance de la partie liquide ou des grosses molécules dans l'hyaloplasme, on distingue deux formes d'hyaloplasme : sol- plus de hyaloplasme liquide et gel- un hyaloplasme plus épais. Des transitions mutuelles sont possibles entre eux : le gel se transforme en sol et vice versa.

Fonctions du cytoplasme :

1. combinant tous les composants cellulaires en un seul système,
2. environnement pour le passage de nombreux processus biochimiques et physiologiques,
3. environnement pour l’existence et le fonctionnement des organites.

Membranes cellulaires

Membranes cellulaires limiter les cellules eucaryotes. Dans chaque membrane cellulaire, on distingue au moins deux couches. La couche interne est adjacente au cytoplasme et est représentée par membrane plasma(synonymes - plasmalemme, membrane cellulaire, membrane cytoplasmique), sur laquelle se forme la couche externe. Dans une cellule animale, il est mince et s'appelle glycocalice(formé de glycoprotéines, glycolipides, lipoprotéines), dans une cellule végétale - épaisse, appelée paroi cellulaire(formé de cellulose).

Toutes les membranes biologiques ont des caractéristiques structurelles et des propriétés communes. Il est actuellement généralement admis modèle de mosaïque fluide de la structure de la membrane. La base de la membrane est une bicouche lipidique formée principalement de phospholipides. Les phospholipides sont des triglycérides dans lesquels un résidu d'acide gras est remplacé par un résidu d'acide phosphorique ; La section de la molécule contenant le résidu d'acide phosphorique est appelée tête hydrophile, les sections contenant les résidus d'acide gras sont appelées queues hydrophobes. Dans la membrane, les phospholipides sont disposés de manière strictement ordonnée : les queues hydrophobes des molécules se font face et les têtes hydrophiles sont tournées vers l'extérieur, vers l'eau.

En plus des lipides, la membrane contient des protéines (en moyenne ≈ 60 %). Ils déterminent la plupart des fonctions spécifiques de la membrane (transport de certaines molécules, catalyse des réactions, réception et conversion des signaux de l'environnement, etc.). Il y a : 1) protéines périphériques(situé sur la surface externe ou interne de la bicouche lipidique), 2) protéines semi-intégrales(immergé dans la bicouche lipidique à différentes profondeurs), 3) protéines intégrales ou transmembranaires(percer la membrane, en contactant à la fois l'environnement externe et interne de la cellule). Les protéines intégrales sont dans certains cas appelées protéines formatrices de canaux ou canaux, car elles peuvent être considérées comme des canaux hydrophiles par lesquels les molécules polaires passent dans la cellule (le composant lipidique de la membrane ne les laisserait pas passer).

A - tête phospholipidique hydrophile ; B - queues phospholipidiques hydrophobes ; 1 - régions hydrophobes des protéines E et F ; 2 — régions hydrophiles de la protéine F ; 3 - chaîne oligosaccharidique ramifiée attachée à un lipide dans une molécule glycolipidique (les glycolipides sont moins courants que les glycoprotéines) ; 4 - chaîne oligosaccharidique ramifiée attachée à une protéine dans une molécule glycoprotéique ; 5 - canal hydrophile (fonctionne comme un pore à travers lequel peuvent passer les ions et certaines molécules polaires).

La membrane peut contenir des glucides (jusqu'à 10 %). La composante glucidique des membranes est représentée par des chaînes d'oligosaccharides ou de polysaccharides associées à des molécules protéiques (glycoprotéines) ou lipidiques (glycolipides). Les glucides se trouvent principalement sur la surface externe de la membrane. Les glucides assurent les fonctions réceptrices de la membrane. Dans les cellules animales, les glycoprotéines forment un complexe supra-membranaire, le glycocalyx, qui mesure plusieurs dizaines de nanomètres d'épaisseur. Il contient de nombreux récepteurs cellulaires et, grâce à son aide, l'adhésion cellulaire se produit.

Les molécules de protéines, de glucides et de lipides sont mobiles, capables de se déplacer dans le plan de la membrane. L'épaisseur de la membrane plasmique est d'environ 7,5 nm.

Fonctions des membranes

Les membranes remplissent les fonctions suivantes :

1. séparation du contenu cellulaire de l'environnement extérieur,
2. régulation du métabolisme entre la cellule et l'environnement,
3. diviser la cellule en compartiments (« compartiments »),
4. lieu de localisation des « convoyeurs enzymatiques »,
5. assurer la communication entre les cellules dans les tissus des organismes multicellulaires (adhésion),
6. reconnaissance des signaux.

Le plus important propriété de la membrane— perméabilité sélective, c'est-à-dire les membranes sont très perméables à certaines substances ou molécules et peu perméables (ou complètement imperméables) à d’autres. Cette propriété est à la base de la fonction régulatrice des membranes, assurant l'échange de substances entre la cellule et l'environnement extérieur. Le processus par lequel les substances traversent la membrane cellulaire est appelé transport de substances. Il y a : 1) transport passif- le processus de passage de substances sans consommation d'énergie ; 2) transport actif- le processus de passage de substances qui se produit avec la dépense d'énergie.

À transport passif les substances se déplacent d'une zone de concentration plus élevée vers une zone de concentration plus faible, c'est-à-dire le long du gradient de concentration. Dans toute solution, il existe des molécules de solvant et de soluté. Le processus de déplacement des molécules de soluté est appelé diffusion et le mouvement des molécules de solvant est appelé osmose. Si la molécule est chargée, son transport est également affecté par le gradient électrique. Par conséquent, les gens parlent souvent d’un gradient électrochimique, combinant les deux gradients. La vitesse du transport dépend de l'ampleur de la pente.

On distingue les types de transports passifs suivants : 1) Diffusion simple— transport de substances directement à travers la bicouche lipidique (oxygène, dioxyde de carbone) ; 2) diffusion à travers des canaux membranaires— transport à travers des protéines formant des canaux (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) ; 3) diffusion facilitée- le transport de substances utilisant des protéines de transport spéciales, dont chacune est responsable du mouvement de certaines molécules ou groupes de molécules apparentées (glucose, acides aminés, nucléotides) ; 4) osmose— transport de molécules d'eau (dans tous les systèmes biologiques, le solvant est l'eau).

Nécessité transport actif se produit lorsqu'il est nécessaire d'assurer le transport de molécules à travers une membrane contre un gradient électrochimique. Ce transport est réalisé par des protéines porteuses particulières dont l'activité nécessite une dépense énergétique. La source d'énergie est constituée de molécules d'ATP. Le transport actif comprend : 1) la pompe Na + /K + (pompe sodium-potassium), 2) l'endocytose, 3) l'exocytose.

Fonctionnement de la pompe Na + /K +. Pour un fonctionnement normal, la cellule doit maintenir un certain rapport d'ions K+ et Na+ dans le cytoplasme et dans l'environnement extérieur. La concentration de K + à l'intérieur de la cellule doit être nettement plus élevée qu'à l'extérieur, et Na + - vice versa. Il est à noter que Na+ et K+ peuvent diffuser librement à travers les pores de la membrane. La pompe Na + /K + contrecarre l'égalisation des concentrations de ces ions et pompe activement Na + hors de la cellule et K + dans la cellule. La pompe Na + /K + est une protéine transmembranaire capable de changements de conformation, grâce auxquels elle peut fixer à la fois K + et Na +. Le cycle de pompe Na + /K + peut être divisé en les phases suivantes : 1) ajout de Na + depuis l'intérieur de la membrane, 2) phosphorylation de la protéine pompe, 3) libération de Na + dans l'espace extracellulaire, 4) ajout de K+ depuis l'extérieur de la membrane, 5) déphosphorylation de la protéine pompe, 6) libération de K+ dans l'espace intracellulaire. Près d'un tiers de toute l'énergie nécessaire au fonctionnement des cellules est dépensée pour le fonctionnement de la pompe sodium-potassium. En un cycle de fonctionnement, la pompe pompe 3Na + de la cellule et pompe 2K +.

Endocytose- le processus d'absorption des grosses particules et macromolécules par la cellule. Il existe deux types d'endocytose : 1) phagocytose- capture et absorption de grosses particules (cellules, parties de cellules, macromolécules) et 2) pinocytose— capture et absorption de matière liquide (solution, solution colloïdale, suspension). Le phénomène de phagocytose a été découvert par I.I. Mechnikov en 1882. Au cours de l'endocytose, la membrane plasmique forme une invagination, ses bords fusionnent et les structures délimitées du cytoplasme par une seule membrane sont entrelacées dans le cytoplasme. De nombreux protozoaires et certains leucocytes sont capables de phagocytose. La pinocytose est observée dans les cellules épithéliales intestinales et dans l'endothélium des capillaires sanguins.

Exocytose- un processus inverse de l'endocytose : l'élimination de diverses substances de la cellule. Au cours de l'exocytose, la membrane de la vésicule fusionne avec la membrane cytoplasmique externe, le contenu de la vésicule est éliminé à l'extérieur de la cellule et sa membrane est incluse dans la membrane cytoplasmique externe. De cette manière, les hormones sont éliminées des cellules des glandes endocrines ; chez les protozoaires, les restes de nourriture non digérés sont éliminés.

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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 les protéines membranaires intégrales (globules rouges et hélices jaunes). Points ovales jaunes à l'intérieur de la membrane - molécules de cholestérol Chaînes de billes jaune-vert à l'extérieur de la membrane - chaînes d'oligosaccharides formant le glycocalyx

Une membrane biologique comprend également diverses protéines : intégrale (pénétrant à travers la membrane), semi-intégrale (immergée à une extrémité dans la couche lipidique externe ou interne), de surface (située sur les faces externes ou adjacentes aux faces internes de la membrane). Certaines protéines sont les points de contact entre la membrane cellulaire et le cytosquelette à l’intérieur de la cellule, et la paroi cellulaire (s’il y en a une) à l’extérieur. Certaines des protéines intégrales fonctionnent comme des canaux ioniques, divers transporteurs et récepteurs.

Les fonctions

• barrière - assure 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 différents atomes ou molécules dépend de leur taille, de leur charge électrique et de leurs propriétés chimiques. La perméabilité sélective garantit que la cellule et les compartiments cellulaires sont séparés de l'environnement et alimentés en substances nécessaires.
• transport - le transport de substances vers et hors de la cellule s'effectue à travers la membrane. Le transport à travers les membranes assure : l'apport de nutriments, l'élimination des produits métaboliques finaux, la sécrétion de diverses substances, la création de gradients ioniques, le maintien de concentrations ioniques optimales dans la cellule, nécessaires au fonctionnement des enzymes cellulaires.
  Particules qui, pour une raison quelconque, ne peuvent pas traverser la bicouche phospholipidique (par exemple, en raison de leurs propriétés hydrophiles, car la membrane à l'intérieur est hydrophobe et ne laisse pas passer les substances hydrophiles, ou en raison de leur grande taille), mais nécessaires à la cellule , peut pénétrer dans la membrane via des protéines porteuses spéciales (transporteurs) et des protéines canaux ou par endocytose.
  Dans le transport passif, les substances traversent la bicouche lipidique sans dépenser d'énergie le long d'un 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, notamment l'ATPase, qui pompent activement les ions potassium (K+) dans la cellule et en expulsent les ions sodium (Na+).
• matrice - assure 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 majeur pour assurer 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 opèrent dans leurs membranes, auxquels participent également les protéines ;
• récepteur - certaines protéines situées dans la membrane sont des récepteurs (molécules à l'aide desquelles 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 assurent la conduction de l'influx nerveux) se lient également à des protéines réceptrices spéciales dans 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 de biopotentiels.
  Grâce à 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 garantit le maintien de la différence de potentiel sur la membrane et la génération d'un influx nerveux.
• 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 créer 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 dans la formation d’organes et de tissus. Cela 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 d'hydrocarbures hydrophobes reliées à une tête hydrophile chargée. Le cholestérol donne de la rigidité à la membrane en occupant l'espace libre entre les queues hydrophobes des lipides et en les empêchant de se plier. Ainsi, les membranes à faible teneur en cholestérol sont plus souples, et celles à forte teneur en cholestérol sont plus rigides et fragiles. Le cholestérol sert également de « bouchon » qui empêche le mouvement des molécules polaires de la cellule vers la cellule. Une partie importante de la membrane est constituée de protéines qui la pénètrent et sont responsables des diverses propriétés des membranes. Leur composition et leur orientation diffèrent selon les membranes.

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 (ce qu'on appelle tongues) est difficile.

Organites membranaires

Ce sont des sections fermées simples ou interconnectées du cytoplasme, séparées du hyaloplasme par des membranes. Les organites monomembranaires comprennent le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les vacuoles, les peroxysomes ; aux doubles 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, dans une certaine mesure, régulent activement ce processus - certaines substances les traversent, mais d'autres non. Il existe quatre mécanismes principaux pour l'entrée de substances dans la cellule ou leur élimination de la cellule vers l'extérieur : la diffusion, l'osmose, le transport actif et l'exo- ou l'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 dans la membrane, formant une sorte de passage. Les éléments K, Na et Cl possèdent leurs propres canaux. Par rapport au gradient de concentration, les molécules de ces éléments entrent et sortent de la cellule. Lorsqu'ils sont irrités, les canaux ioniques sodium s'ouvrent et un afflux soudain d'ions sodium dans la cellule se produit. Dans ce cas, un déséquilibre du potentiel membranaire se produit. Après quoi le potentiel membranaire est restauré. Les canaux potassiques sont toujours ouverts, permettant aux ions potassium de pénétrer lentement dans la cellule.

voir également

Littérature

• Antonov V.F., Smirnova E.N., Shevchenko E.V. Membranes lipidiques lors des transitions de phase. - M. : Sciences, 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. - 3ème édition, corrigée et augmentée. - M. : Maison d'édition de l'Université de Moscou, 2004. -