Apenas uma barreira muito fina e flexível separa o conteúdo de uma célula de seu ambiente. A função da membrana celular permite seletivamente a troca e a passagem de certas moléculas, enquanto mantém as substâncias indesejadas fora. Partes da membrana celular também permitem que a célula se comunique com outras células e com o ambiente ao seu redor. Tanto as plantas quanto os animais possuem membranas celulares, mas sua estrutura e organização da membrana celular são diferentes, como plantas, leveduras e bactérias têm uma parede celular rígida fora da membrana para suporte e estrutura adicionais. As funções exclusivas da membrana celular ditam sua estrutura e propriedades.
Componente Fosfolipídeo
Uma estrutura de duas camadas de moléculas lipídicas especiais, chamadas fosfolipídios, constitui a membrana celular. Cada fosfolipídio tem duas cadeias de ácido graxo ligadas a uma cabeça de fosfato-glicerol. Os ácidos graxos são hidrofóbicos (odeiam água), enquanto a cabeça de fosfato é hidrofílica (adora água). As duas camadas de fosfolipídios se posicionam de forma que os ácidos graxos fiquem dentro das camadas ou folhetos. De acordo com "Carnegie-Mellon: A Estrutura e Função da Membrana Celular", quando a membrana bicamada vem em contato com a água, as moléculas de fosfolipídios se reorganizam para manter as caudas de ácido graxo longe agua.
Componente Proteico
Dois tipos de proteínas estão espalhados pela membrana celular: proteínas integrais e proteínas periféricas. Proteínas integrais, feitas de longas cadeias de aminoácidos, passam por toda a membrana. Algumas partes da proteína interagem com o ambiente externo e outras partes interagem com o interior da célula. Portanto, as proteínas integrais também são chamadas de proteínas transmembrana. As proteínas integrais têm duas funções principais. Eles agem como poros que permitem que certos “íons ou nutrientes entrem na célula” e “transmitem sinais para dentro e para fora da célula”, de acordo com James Burnette III no artigo Carnegie-Mellon.
Em contraste, as proteínas periféricas se fixam apenas na superfície da membrana e servem como âncoras para o citoesqueleto ou fibras extracelulares.
Carboidratos e colesteróis
Uma camada de carboidrato conhecida como glicocálice cobre a superfície da célula. O glicocálice é feito de oligossacarídeos curtos ligados a certos tipos de proteínas transmembrana. De acordo com “The Cell: Structure of the Plasma Membrane”, o glicocálice fornece a identidade de uma célula. Ele basicamente fornece um conjunto de marcadores que podem distinguir entre células idênticas e células estranhas ou invasoras. O glicocálice também serve para proteger a superfície celular.
Os colesteróis são outro tipo de lípido encontrado na membrana celular. Espalhados por todo o interior do ácido graxo, os colesteróis evitam que as caudas se comprimam e ajudam a manter o fluido da membrana.
Propriedade do Mosaico
Proposta pela primeira vez por Singer e Nicolson (“Science”, 18 de fevereiro de 1972) como o Modelo do Mosaico de Fluidos, a membrana celular possui duas características essenciais que permitem que ela desempenhe suas funções. Primeiro, a membrana celular é uma estrutura em mosaico de diferentes moléculas. Cada tipo de célula em organismos multicelulares e unicelulares terá uma coleção e combinação única de proteínas, carboidratos e lipídios. Como exemplo, Burnette, da Carnegie-Mellon, menciona que a membrana dos glóbulos vermelhos possui mais de 50 tipos de proteínas.
Propriedade fluida
A segunda propriedade da membrana celular é sua fluidez. Os fosfolipídios se movem livremente e se reorganizam dentro de cada camada da membrana, mas raramente cruzam a região hidrofóbica e se transferem para a camada oposta, de acordo com Burnette. As cabeças hidrofílicas estão sempre na periferia externa e as caudas hidrofóbicas ficam no centro da bicamada.
A propriedade de fluido da membrana resulta em bicamadas assimétricas. Burnette descreve que, em resposta à mudança de ambientes ou diferentes temperaturas dentro e fora da célula, pode haver mais proteínas ou moléculas de carboidratos em cada camada a qualquer momento, permitindo a passagem seletiva de moléculas e íons através do membrana.
Uma ilustração das propriedades do mosaico fluido da membrana celular é apresentada em "Carnegie-Mellon: A Estrutura e Função da Membrana Celular".
