Błony komórkowe i błona plazmatyczna

Typowa struktura błony komórkowej składa się z dwuwarstwy fosfolipidowej pomiędzy dwiema warstwami białek zlokalizowanych na poziomie powierzchni separacji między fazą wewnętrzną i zewnętrzną komórki. Warstwa lipidowa jest dwucząsteczkowa, z grupami polarnymi skierowanymi w stronę warstwy białkowej, podczas gdy grupy apolarne są skierowane do siebie z funkcją izolacji.
Błony komórkowe o grubości zaledwie 90 A nie są widoczne pod mikroskopem w świetle przechodzącym. Przed pojawieniem się mikroskopii elektronowej cytolodzy zakładali, że komórka była otoczona niewidzialnym filmem, ponieważ gdyby ten hipotetyczny film został przerwany, zawartość komórki mogła przeciekać.Dzisiaj za pomocą mikroskopu elektronowego błonę można zobaczyć jako cienką podwójna linia ciągła Zgodnie z obecnymi hipotezami, membrana składa się zasadniczo z cząsteczki fosfolipidów i cholesterolu ułożone w taki sposób, że ich hydrofobowe ogonki skierowane są do wewnątrz.
Łańcuchy polipeptydowe cząsteczek białka błonowego są prostopadłe do cząsteczek lipidowych i uważa się, że utrzymują spójność między różnymi częściami błony komórkowej.
Struktura błoniasta ma za zadanie oddzielić środowisko komórkowe od zewnątrzkomórkowego, jądro od cytoplazmy, a także materiał wewnątrz różnych organelli od macierzy cytoplazmatycznej.
W każdej komórce, czy to zwierzęcej, czy roślinnej, obwodowa warstwa protoplazmy ma cechy morfologiczne i funkcjonalne membrany umieszczonej w celu oddzielenia dwóch różnych środowisk, które można utożsamiać z roztworami o różnych właściwościach chemiczno-fizycznych i składzie. Funkcją tej membrany jest umożliwienie przepływu wody i innych małych substancji rozpuszczonych wewnątrz ogniwa, podczas gdy przeciwstawia się rozpuszczonym o dużej masie cząsteczkowej.Na ogół kierunek przepływu jest określony przez stężenie składu roztworu po bokach membrany, przepływ zawsze zachodzi w kierunku od najbardziej rozcieńczonego roztworu do najbardziej stężonego: to znaczy, ma tendencję do równoważenia dwóch stężeń i ustaje, gdy równość zostanie osiągnięta. Ciśnienie potrzebne do całkowitego zatrzymania tego ruchu nazywa się ciśnieniem osmotycznym. Jest tym większa, im bardziej stężony jest roztwór.

Błona komórkowa nie jest idealną błoną półprzepuszczalną, ponieważ jest nieprzepuszczalna dla niektórych, ale nie wszystkich obecnych substancji rozpuszczonych. Przepuszczalność błony dla substancji rozpuszczonych nie zależy wyłącznie od jej chemiczno-fizycznych właściwości strukturalnych, ale w dużej mierze od zjawisk ściśle związanych z metabolizmem komórkowym.

Komórki, ze względu na ich zachowanie względem ciśnienia osmotycznego i ciśnienia środowiskowego, dzielą się na: poikilosmotyczne i homoosmotyczne. Ci pierwsi mają ciśnienie osmotyczne równe lub prawie takie same jak ich otoczenie, drudzy są w stanie utrzymać ciśnienie osmotyczne w szerokim zakresie wartości, bardzo różniących się od środowiskowych. Biorąc pod uwagę te cechy zachowania komórek zwierzęcych i roślinnych, J. Traube stworzył specjalną aparaturę, składającą się właśnie z półprzepuszczalnej błony, która miała sztucznie odtwarzać zachowanie żywych komórek w obliczu zadanych roztworów. Początkowo jako membranę stosowano folię z żelazocyjanku miedzi; następnie wprowadzono membrany półprzepuszczalne, za pomocą których można było ustalić istotę znacznych ciśnień osmotycznych.
Na koniec można stwierdzić, że przechodzenie różnych substancji przez błonę plazmatyczną może zachodzić przez prostą dyfuzję, ułatwioną lub przez aktywny transport.

Prosta dyfuzja: transport bierny przez dwuwarstwę lipidową. Dyfuzja to ruch cząsteczek z jednego obszaru do drugiego w wyniku ich losowego pobudzenia termicznego.W prostej dyfuzji przepuszczalność membrany jest określona przez następujące czynniki: (a) rozpuszczalność substancji dyfundującej w tłuszczu, (b) wielkość i kształt dyfundujących cząsteczek, (c) temperatura i (d) grubość membrany .

Ułatwiona dyfuzja: transport bierny przez białka błonowe. Ułatwiona dyfuzja jest obsługiwana przez dwa rodzaje białek transportowych: (a) transportery, które wiążą cząsteczki po jednej stronie błony i przenoszą je na drugą dzięki modyfikacji konformacyjnej oraz (b) kanały, które tworzą pory wychodzące z jednej strona membrany do drugiej. W dyfuzji ułatwionej przepuszczalność membrany jest określona przez dwa czynniki: (a) prędkość transportu poszczególnych nośników lub kanałów oraz (b) liczbę nośników lub kanałów obecnych w membranie.

Transport aktywny. Istnieją dwa główne rodzaje transportu aktywnego: pierwotny transport aktywny, w którym wykorzystuje się ATP lub inne formy energii chemicznej, oraz wtórny transport aktywny, w którym wykorzystuje się gradient elektrochemiczny substancji jako źródło energii w celu wywołania transportu aktywnego wysokiej substancji.