Membrána , v buněčné biologii , je sestava molekul v dvojitou vrstvou oddělující buňky z jeho prostředí a vymezujících buněčné cytoplazmy , stejně jako organely uvnitř. Membrána je komplexní sada lipidů , bílkovin a cukrů (nebo OSE) regulujících výměnu látek mezi vnitřkem a vnějškem buňky nebo mezi dvěma buněčných kompartmentů u transportérů , začínající z váčků, fagocytózy , atd . Klíčovými složkami biologické membrány jsou fosfolipidy . Mají schopnost samoorganizace do dvojitého listu, přičemž jejich hydrofilní hlavy směřují ven a jejich hydrofobní řetězce směřují dovnitř membrány.
Mluvíme o plazmatické membráně nebo plazmalemmě, když vymezuje buňku (vnitřní prostředí je pak cytoplazma ). Hovoříme intracelulární membránou nebo endomembránového, když se vymezuje organely (např mitochondriální , nukleární , lysozomální membrány , atd. ).
Membrána se skládá z dvojvrstvy amfipatických nebo amfifilních lipidů , ve většině případů fosfolipidů . Každý membránový lipid se skládá z hydrofilní polární hlavy orientované směrem k vnějšku membrány a hydrofobního ocasu (řetězec nasycených nebo nenasycených mastných kyselin) orientovaných dovnitř. Tloušťka membrány je přibližně 7,5 nm . Cytoplazmatická membrána je kvůli své neustálé obnově kvalifikována jako „dynamická“.
Ve vodném médiu se amfifilní lipidy samy spontánně organizují ve formě micel nebo liposomů v závislosti na velikosti hydrofobní části. Hydrofobní části se spojují a hydrofilní hlavy jsou vystaveny vodnému médiu. Pokud hydrofobní část není objemná, lipidy vytvoří micely, jinak vytvoří liposomy (s lipidovou dvojvrstvou membránou ). K tomuto uspořádání dochází přirozeně, protože umožňuje systému mít vyšší entropii.
Termín tekutá mozaika , způsobený Singerem a Nicolsonem, se často používá k popisu složení i dynamického chování biologických membrán:
Hlavními složkami ovlivňujícími tekutost membrány jsou nenasycené fosfolipidy a cholesterol:
Celkově je povrchové napětí biologické membrány nulové: nejde o mýdlovou bublinu, která praskne při sebemenším kontaktu! Na druhé straně může být toto napětí lokálně nenulové. Na jedné straně polární hlavy lipidů, které nejsou příliš tekuté, mají tendenci se zhutňovat a lokálně vytvářet špičku záporného napětí. Na druhou stranu, hydrofobní, velmi tekuté ocasy mají tendenci zabírat hodně prostoru a místně vytvářet špičku kladného napětí. Protože se vrcholy kladného a záporného napětí vyrovnávají, celkové povrchové napětí zůstává nulové.
Podíly různých složek ( sacharidů , bílkovin a lipidů ) se u jednotlivých typů buněk liší. Můžeme nicméně uvést jako příklady hodnoty nalezené pro červené krvinky :
Kromě toho je tato kompozice obecně asymetrická. Jinými slovy, každá vrstva membrány má určité složení. Tato asymetrie složení samozřejmě souvisí s asymetrií funkce. Pokud jde o membránové lipidy, vnější vrstva je tvořena hlavně glykolipidy, cholesterolem, sfingomyelinem a fosfatidylcholinem a vnitřní vrstva je tvořena převážně cholesterolem, fosfatidylinositolem, fosfatidylserinem a fosfatidylethanolaminem. Buďte však opatrní, membránový lipid z vnější vrstvy může procházet do vnitřní vrstvy a naopak, zejména díky jevu známému jako klopný obvod , což je jev, který spočívá ve výměně polohy lipidu vnější vrstvy s lipid vnitřní vrstvy.
Na vnější vrstvě všech buněčných plazmatických membrán nacházíme zbytky cukru, které tvoří buněčný plášť , ochranný „plášť“ pro buňku. Tyto osy se kovalentně spojují s lipidy a proteiny membrány. Jeden z deseti lipidů je glykosylován, zatímco drtivá většina proteinů (transmembránových a vnějších periferních) je.
Za prvé, biologické membrány tvoří selektivní bariéru mezi vnitřkem a vnějškem buňky nebo buněčného kompartmentu (organely). Mají tedy vlastnost selektivní propustnosti , která umožňuje řídit vstup a výstup různých molekul a iontů mezi vnějším prostředím a vnitřním prostředím. To umožňuje, aby každá buněčná organela, ale také celá buňka měla své vlastní složení odlišné od vnější.
Samy o sobě, membrány propustné pouze pro malé hydrofobních molekul (O 2, N 2 , glycerol , ...), jednoduchou difúzí. Slouží však jako podpora mnoha transmembránových proteinů, jejichž úlohou je regulovat transmembránové výměny (např. Iontové kanály pro přenos iontů , aquaporiny pro přenos vody osmózou atd.). Je možné rozlišit různé typy přenosu přes membránu:
Větší molekuly jsou transportovány přes membrány endocytózou (dovnitř) a exocytózou (ven).
Obecněji řečeno, membrána slouží jako selektivní bariéra biologických informací. Tyto informace mají formu hormonu, cukru, bílkovin atd. Je zachycen membránovými receptory, proteiny schopnými specificky rozpoznat sloučeninu. Toto rozpoznání spouští signalizační mechanismus buňky, což vede k reakci buňky na signál, který přijala.
Membrány mají schopnost fúzovat a oddělovat se. Tento mechanismus převažuje nad jevy exocytózy a endocytózy.