Η τυπική δομή της κυτταρικής μεμβράνης αποτελείται από μια διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων μεταξύ δύο στιβάδων πρωτεΐνης που βρίσκονται στο επίπεδο των επιφανειών διαχωρισμού μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής φάσης του κυττάρου. Το λιπιδικό στρώμα είναι διμοριακό, με τις πολικές ομάδες στραμμένες προς το στρώμα πρωτεΐνης, ενώ οι αποπολικές ομάδες αντικρίζουν η μία την άλλη με λειτουργία απομόνωσης.
Οι κυτταρικές μεμβράνες, με το πάχος τους μόνο 90 Α, δεν είναι ορατές κάτω από το μικροσκόπιο του εκπεμπόμενου φωτός. Πριν από την έλευση της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, οι κυτταρολόγοι υπέθεσαν ότι το κύτταρο περιβάλλεται από μια αόρατη μεμβράνη, διότι εάν αυτό το υποθετικό φιλμ σπάσει, το περιεχόμενο του κυττάρου θα μπορούσε να δει να διαρρέει. Σήμερα με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, η μεμβράνη μπορεί να απεικονιστεί ως λεπτή σύμφωνα με τις τρέχουσες υποθέσεις, η μεμβράνη ουσιαστικά αποτελείται από μόρια φωσφολιπιδίων και χοληστερόλης τοποθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε οι υδρόφοβες ουρές τους να γυρίζουν προς τα μέσα.
Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες των μορίων πρωτεΐνης μεμβράνης είναι κάθετες στα μόρια λιπιδίων και πιστεύεται ότι διατηρούν συνοχή μεταξύ των διαφόρων τμημάτων της μεμβράνης πλάσματος.
Η μεμβρανώδης δομή εκτελεί το έργο του διαχωρισμού του κυτταρικού περιβάλλοντος από το εξωκυττάριο, του πυρήνα από το κυτταρόπλασμα, καθώς και του υλικού μέσα στα διάφορα οργανίδια από την κυτταροπλασματική μήτρα.
Σε κάθε κύτταρο, είτε πρόκειται για ζώο είτε για λαχανικό, το περιφερικό στρώμα του πρωτοπλάσματος έχει τα μορφολογικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά μιας μεμβράνης που χωρίζεται σε δύο διαφορετικά περιβάλλοντα, τα οποία μπορούν να ταυτιστούν με διαλύματα που έχουν διαφορετικά χημικά-φυσικά χαρακτηριστικά και συνθέσεις. Η λειτουργία αυτού του διαφράγματος είναι να επιτρέπει τη διέλευση νερού και άλλων μικρών διαλυμένων ουσιών μέσα στο κύτταρο, ενώ αντιτίθεται σε διαλυμένες ουσίες υψηλού μοριακού βάρους. Γενικά η κατεύθυνση της ροής καθορίζεται από τη συγκέντρωση της σύνθεσης του διαλύματος στις πλευρές της μεμβράνης, η ροή συμβαίνει πάντα προς την κατεύθυνση από το πιο αραιωμένο διάλυμα προς το πιο συμπυκνωμένο: δηλαδή τείνει να εξισορροπήσει τις δύο συγκεντρώσεις και σταματά όταν επιτυγχάνεται ισότητα. Η πίεση που απαιτείται για να σταματήσει εντελώς αυτή η κίνηση ονομάζεται οσμωτική πίεση. Όσο μεγαλύτερη είναι τόσο πιο συμπυκνωμένη είναι η λύση.
Η κυτταρική μεμβράνη δεν είναι μια ιδανική ημιδιαπερατή μεμβράνη, καθώς είναι αδιαπέραστη σε ορισμένες, αλλά όχι σε όλες, από τις παρούσες διαλυμένες ουσίες. Η διαπερατότητα ή μη της μεμβράνης σε διαλυμένες ουσίες δεν εξαρτάται αποκλειστικά από τα χημικά-φυσικά δομικά χαρακτηριστικά της, αλλά σε μεγάλο βαθμό από φαινόμενα στενά συνδεδεμένα με τον κυτταρικό μεταβολισμό.
Τα κύτταρα, σε σχέση με τη συμπεριφορά τους σε σχέση με την ωσμωτική πίεση και την περιβαλλοντική πίεση, χωρίζονται σε: ποικιλοσμωτικά και ομοιοσμωτικά. Οι πρώτες έχουν ωσμωτική πίεση ίση ή σχεδόν εκείνη του περιβάλλοντός τους, οι δεύτεροι είναι σε θέση να διατηρήσουν μια οσμωτική πίεση σε ένα ευρύ γεωγραφικό πλάτος τιμών, πολύ διαφορετική από τις περιβαλλοντικές. Λαμβάνοντας υπόψη αυτά τα χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς των ζωικών και φυτικών κυττάρων, ο J. Traube δημιούργησε μια ειδική συσκευή, αποτελούμενη ακριβώς από μια ημιδιαπερατή μεμβράνη, η οποία έπρεπε να αναπαράγει τεχνητά τη συμπεριφορά των ζωντανών κυττάρων μπροστά σε συγκεκριμένα διαλύματα. Αρχικά ένα φιλμ σιδηροκυανιδίου χαλκού χρησιμοποιήθηκε ως μεμβράνη. Στη συνέχεια εισήχθησαν ημιδιαπερατές μεμβράνες με τις οποίες ήταν δυνατό να εξακριβωθεί η οντότητα σημαντικών ωσμωτικών πιέσεων.
Τέλος, μπορεί να δηλωθεί ότι η διέλευση των διαφόρων ουσιών μέσω της μεμβράνης του πλάσματος μπορεί να συμβεί με απλή διάχυση, διευκόλυνση ή ενεργό μεταφορά.
Απλή διάχυση: παθητική μεταφορά μέσω της διπλής στιβάδας λιπιδίων. Η διάχυση είναι η κίνηση μορίων από τη μία ζώνη στην άλλη μετά από τυχαία θερμική ανάδευση. Σε απλή διάχυση, η διαπερατότητα της μεμβράνης καθορίζεται από τους ακόλουθους παράγοντες: (α) η λιποδιαλυτότητα της διάχυσης ουσίας, (β) το μέγεθος και σχήμα των μορίων διάχυσης, (γ) τη θερμοκρασία και (δ) το πάχος της μεμβράνης.
Διευκολύνεται η διάχυση: παθητική μεταφορά μέσω πρωτεϊνών μεμβράνης. Η διευκόλυνση της διάχυσης λειτουργεί από δύο τύπους πρωτεϊνών μεταφοράς: (α) μεταφορείς, οι οποίοι δεσμεύουν μόρια στη μία πλευρά της μεμβράνης και τα μεταφέρουν στην άλλη χάρη σε μια διαμορφωτική τροποποίηση, και (β) κανάλια, τα οποία σχηματίζουν πόρους που εκτείνονται από το ένα πλευρά της μεμβράνης στην άλλη. Σε διευκολυνμένη διάχυση, η διαπερατότητα της μεμβράνης καθορίζεται από δύο παράγοντες: (α) την ταχύτητα μεταφοράς των επιμέρους φορέων ή καναλιών και (β) τον αριθμό των φορέων ή καναλιών που υπάρχουν στη μεμβράνη.
Ενεργή μεταφορά. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ενεργών μεταφορών: η πρωτογενής ενεργός μεταφορά, η οποία χρησιμοποιεί ATP ή άλλες μορφές χημικής ενέργειας και η δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά, η οποία χρησιμοποιεί την ηλεκτροχημική κλίση μιας ουσίας ως πηγή ενέργειας για να προκαλέσει την ενεργό μεταφορά μιας υψηλής ουσίας.
Κάντε κλικ στα ονόματα των διαφόρων οργανιδίων για να διαβάσετε τη εις βάθος μελέτη
Η εικόνα έχει ληφθεί από το www.progettogea.com
