Apenas uma barreira muito fina e flexível separa o conteúdo de uma célula de seu ambiente. Essa barreira, chamada de membrana celular (ou membrana plasmática), permite seletivamente a troca e a passagem de certas moléculas, ao mesmo tempo em que retém as substâncias indesejáveis. A membrana também permite que a célula se comunique com outras células e com o ambiente ao seu redor. Tanto plantas como animais possuem membranas celulares, mas plantas, leveduras e bactérias também têm uma parede celular rígida fora da membrana para suporte e estrutura adicionais. As funções únicas da membrana celular ditam a sua estrutura e propriedades.
Componente Fosfolipídeo
Uma estrutura de duas camadas de moléculas lipídicas especiais, chamadas fosfolipídios, constitui a membrana celular. Cada fosfolípido tem duas cadeias de ácidos graxos ligadas a uma cabeça de fosfato-glicerol. Os ácidos graxos são hidrofóbicos (onde a água é odiada), onde a cabeça do fosfato é hidrofílica (que adora a água). As duas camadas de fosfolipídeos se posicionam de tal forma que os ácidos graxos estão dentro das camadas ou folhetos. De acordo com "Carnegie-Mellon: A Estrutura e Função da Membrana Celular", quando a membrana da bicamada entra em contato com a água, as moléculas fosfolipídicas se rearranjam para manter as caudas de ácidos graxos longe da água.
Componente Proteico
Dois tipos de proteínas estão espalhadas por toda a membrana celular: proteínas integrais e proteínas periféricas. Proteínas integrais, feitas de longas cadeias de aminoácidos, passam através de toda a membrana. Algumas partes da proteína interagem com o ambiente externo e outras partes interagem com o interior da célula. Assim, as proteínas integrais são também denominadas proteínas transmembranares. Proteínas integrais têm duas funções principais. Eles agem como poros que permitem certos “íons ou nutrientes na célula” e “transmitem sinais para dentro e para fora da célula”, de acordo com James Burnette III no artigo Carnegie-Mellon.
Em contraste, periférico as proteínas se ligam apenas à superfície da membrana e servem como âncoras para o citoesqueleto ou fibras extracelulares.
Carboidratos e cololéolos
Um revestimento de carboidrato conhecido como glicocálix cobre a superfície da célula. O glicocálix é feito de oligossacarídeos curtos ligados a certos tipos de proteínas transmembrana. De acordo com "A célula: estrutura da membrana plasmática", o glicocálix fornece a identidade de uma célula. Basicamente fornece um conjunto de marcadores que podem distinguir entre células idênticas e células estranhas ou invasoras. O glicocálix também serve para proteger a superfície da célula.
Os colesteróis são outro tipo de lipídio encontrado na membrana celular. Espalhados por todo o interior dos ácidos graxos, os cholesterols impedem que as caudas embalem com muita força e ajudam a manter o fluido da membrana.
Propriedade do mosaico
Proposto pela primeira vez por Singer e Nicolson (“Science”, 18 de fevereiro de 1972) como o Modelo do Mosaico Fluido, a membrana celular possui duas características essenciais que lhe permitem desempenhar suas funções. Primeiro, a membrana celular é uma estrutura em mosaico de moléculas diferentes. Cada tipo de célula em organismos multicelulares e unicelulares terá uma coleção única e combinação de proteínas, carboidratos e lipídios. Como exemplo, Burnette de Carnegie-Mellon menciona que a membrana dos glóbulos vermelhos tem mais de 50 tipos de proteínas.
Propriedade Fluida
A segunda propriedade da membrana celular é a sua fluidez. Os fosfolipídios se movem livremente e se rearranjam 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 fluida da membrana resulta em bicamadas assimétricas. Burnette descreve que, em resposta a mudanças de ambientes ou diferentes temperaturas dentro e fora da célula, pode haver mais proteínas ou moléculas de carboidratos em cada camada ao mesmo tempo, permitindo a passagem seletiva de moléculas e íons através da membrana.
Uma ilustração das propriedades do mosaico fluido da membrana celular é apresentada em "Carnegie-Mellon: A Estrutura e Função da Membrana Celular".
