Une membrane cellulaire animale est la barrière entre l'intérieur de la cellule et l'environnement extérieur, de la même manière que la peau agit comme une barrière pour le corps des vertébrés. le structure de la membrane cellulaire est une mosaïque fluide constituée de trois types de molécules organiques: lipides, protéines et glucides. La membrane cellulaire contrôle le mouvement des substances telles que les nutriments et les déchets à travers la membrane, dans et hors de la cellule.
Bicouche phospholipidique
Les éléments de base d'une membrane cellulaire sont phospholipides. Les phospholipides contiennent une extrémité hydrophobe (insoluble dans l'eau) constituée de deux chaînes d'acides gras de molécules non polaires telles que les carbones et les hydrogènes. L'autre extrémité est hydrophile (soluble dans l'eau) et contient des molécules de phosphate polaire. Ces phospholipides sont disposés en bicouche avec leur groupe terminal hydrophile exposé à l'eau de chaque côté de la membrane et les molécules apolaires hydrophobes protégées à l'intérieur de la double couche. La couche lipidique comprend environ la moitié de la masse totale de la membrane, selon le type de membrane. Le cholestérol est un autre type de lipide dans une membrane cellulaire. Les molécules de cholestérol sont positionnées dans la bicouche pour lier les molécules d'acides gras et stabiliser et renforcer la membrane.
Protéines intégrées
Les protéines constituent entre 25 et 75 pour cent de la masse de la membrane cellulaire, selon le type de membrane. Les protéines membranaires sont insérées dans la bicouche phospholipidique sur les surfaces exposées et remplissent les diverses fonctions de la cellule. Les protéines sont considérées comme intégrales ou périphériques, selon leur association avec la membrane. Les protéines périphériques se trouvent sur un côté de la surface de la membrane et s'associent indirectement par le biais d'interactions protéine à protéine. Les protéines intégrales, ou transmembranaires, sont intégrées dans la membrane, exposées à l'environnement des deux côtés.
Glycoprotéines et glycolipides
Les glucides ne constituent qu'un faible pourcentage de la membrane cellulaire mais ont des fonctions importantes. Les molécules de glucides sont généralement de courtes chaînes ramifiées d'unités de sucre simples et sont liées de manière covalente à la surface de la membrane cellulaire à la plupart des protéines membranaires intégrales et occasionnellement à la bicouche lipidique lui-même. Lorsque les glucides sont liés aux protéines ou aux lipides, ils sont appelés glycoprotéines et glycolipides. Les glucides à la surface d'une membrane cellulaire varient considérablement entre les cellules individuelles, les types de cellules, les individus de la même espèce et d'espèce à espèce. Cette diversité permet aux glucides fonctionner comme des marqueurs pour différencier une cellule d'une autre.
Fonctions et interactions
La fonction principale de la bicouche phospholipidique est de protéger et maintenir la structure cellulaire. La bicouche permet fluidité et mouvement des protéines associées pour les interactions protéiques nécessaires. Les interactions protéiques sont essentielles au fonctionnement cellulaire.
Les protéines périphériques agissent comme des récepteurs pour les produits chimiques comme les hormones et permettent la signalisation ou la reconnaissance cellulaire. Sur la surface interne de la cellule, ils s'attachent au cytosquelette, aidant à maintenir la forme ou à catalyser des réactions dans le cytoplasme. Les protéines intégrales transportent des molécules à travers la surface membranaire, et celles qui sont liées aux glucides sous forme de glycoprotéines sont impliquées dans la reconnaissance de cellule à cellule.
Sans les divers marqueurs glucidiques à la surface de la membrane extracellulaire, les cellules ne seraient pas en mesure de trier et différencier les cellules au cours du développement de l'embryon, par exemple, ou permettre au système immunitaire de reconnaître les étrangers cellules.