Structure et membranes cellulaires
La cellule eucaryote est un compartiment organisé spatialement dans lequel une membrane plasmique continue et sélectivement perméable sépare un milieu interne de l'environnement, et des membranes internes compartimentent la cellule en domaines fonctionnellement distincts. Ce domaine oriente le lecteur vers les principaux composants structurels de la cellule, y compris la membrane plasmique, le noyau, le cytosol et le cytoplasme, le cytosquelette, et l'organisation asymétrique qui confère à de nombreuses cellules une forme et une polarité définies.
Definition
La structure et les membranes cellulaires désignent l'organisation architecturale de la cellule, dans laquelle les membranes bicouches lipidiques délimitent la cellule et ses compartiments internes tandis que le cytosquelette et les systèmes de polarité associés déterminent la forme, les propriétés mécaniques et l'asymétrie spatiale.
Scope
Cette entrée est un bref aperçu introductif de l'organisation structurelle de la cellule eucaryote et de ses membranes, traitée comme un sujet de référence en biologie cellulaire. Elle explique comment les membranes définissent les compartiments et comment le cytosquelette et les mécanismes de polarité confèrent leur forme aux cellules. Des traitements détaillés de chaque composant apparaissent dans les sujets enfants ; les organites subcellulaires tels que les mitochondries et le système endomembranaire sont traités dans des domaines connexes de la biologie cellulaire.
Sub-topics
Core questions
- Comment une membrane bicouche lipidique à la fois enferme-t-elle la cellule et reste-t-elle sélectivement perméable ?
- Comment l'intérieur de la cellule est-il compartimenté en noyau, cytosol et compartiments délimités par des membranes ?
- Qu'est-ce qui confère à une cellule sa forme caractéristique et sa résistance mécanique ?
- Comment les cellules établissent-elles et maintiennent-elles l'asymétrie antéro-postérieure ou apico-basale ?
Key concepts
- Bicouche lipidique et phospholipides amphipathiques
- Perméabilité sélective et compartimentalisation
- Protéines membranaires (intégrales et périphériques)
- Noyau et confinement du génome
- Cytosol et cytoplasme
- Cytosquelette (filaments d'actine, microtubules, filaments intermédiaires)
- Forme et polarité cellulaire
Key theories
- Modèle de la mosaïque fluide de la membrane
- Singer et Nicolson ont proposé que les membranes biologiques sont des fluides bidimensionnels dans lesquels des protéines globulaires sont insérées et flottent au sein d'une bicouche lipidique fluide, remplaçant les modèles stratifiés statiques antérieurs et expliquant la mobilité latérale et l'asymétrie des composants membranaires.
Mechanisms
Les phospholipides amphipathiques s'auto-assemblent en une bicouche dont le cœur hydrophobe forme une barrière aux ions et aux solutés polaires, tandis que les protéines intégrées assurent le transport sélectif, la signalisation et l'adhésion ; la composition et la distribution des lipides membranaires façonnent ces propriétés. L'enveloppe nucléaire, une double membrane continue avec le réticulum endoplasmique, sépare le génome du cytoplasme. Dans le cytoplasme, le cytosol est une phase aqueuse dense, et un réseau cytosquelettique de filaments d'actine, de microtubules et de filaments intermédiaires fournit un soutien mécanique, génère de la force et organise l'intérieur. Les mécanismes de polarité dirigent l'asymétrie membranaire et cytosquelettique pour conférer aux cellules des domaines distincts.
Clinical relevance
La compréhension de la structure cellulaire est fondamentale pour l'histologie, la pathologie et la biologie cellulaire dans les sciences de la santé, car de nombreux processus pathologiques impliquent des altérations des membranes, du cytosquelette ou de l'architecture nucléaire. Ce domaine décrit l'organisation structurelle normale à des fins de référence et éducatives et ne fournit pas de conseils diagnostiques ou thérapeutiques.
Evidence & guidelines
Le compte rendu structurel résumé ici repose sur une longue tradition de microscopie électronique, de biochimie et de biologie cellulaire, consolidée dans des manuels de référence tels que ceux d'Alberts et de ses collègues, ainsi que sur des travaux primaires fondamentaux tels que le modèle de la mosaïque fluide. Il s'agit de biologie cellulaire descriptive plutôt que de matériel de directives cliniques.
History
La microscopie optique a révélé la cellule et son noyau au XIXe siècle, et la théorie cellulaire a établi la cellule comme l'unité fondamentale de la vie. La microscopie électronique du XXe siècle a résolu la membrane et les organites au niveau ultrastructural, et la biochimie a caractérisé la bicouche lipidique. Le modèle de la mosaïque fluide de 1972 a intégré ces découvertes dans une image dynamique de la membrane qui reste le cadre organisateur, affiné par la suite par des travaux sur l'hétérogénéité lipidique et les domaines membranaires.
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Bruce Alberts
Related topics
Seminal works
- singer-nicolson-1972
- alberts-2015
Frequently asked questions
- Qu'est-ce qui maintient une membrane cellulaire unie si elle est fluide ?
- L'effet hydrophobe : les phospholipides amphipathiques s'organisent spontanément de manière à ce que leurs queues d'acides gras soient protégées de l'eau, formant une bicouche stable qui reste unie tandis que les lipides et les protéines individuels peuvent toujours se déplacer latéralement.
- Quelle est la différence entre la structure cellulaire et un organite ?
- La structure cellulaire est l'organisation architecturale globale de la cellule, y compris ses membranes, son cytosquelette et sa forme ; les organites sont des compartiments spécifiques délimités par des membranes ou spécialisés au sein de cette architecture, traités en détail dans des entrées connexes.