Βασική προϋπόθεση για την επιβίωση και την ανάπτυξη των κυττάρων αποτελεί η παρουσία των κυτταρικών μεμβρανών. Οι βασικότεροι ρόλοι που διαδραματίζει η κυτταρική μεμβράνη είναι ο διαχωρισμός του ενδοκυττάριου από το εξωκυττάριο περιβάλλον, προστατεύοντας με τον τρόπο αυτό εσωτερικά οργανίδια, και η εξασφάλιση των απαραίτητων συνθηκών και ουσιών για τη διεκπεραίωση βασικών κυτταρικών λειτουργιών. Εκτός της πλασματικής μεμβράνης, που οριοθετεί το κύτταρο, εξίσου καθοριστική είναι η παρουσία εσωτερικών μεμβρανών οι οποίες διαμορφώνουν εσωτερικά διαμερίσματα στο κύτταρο.

Οι μεμβράνες δομούνται από λιπίδια, πρωτεΐνες και συνήθως ένα μικρό ποσοστό υδατανθράκων (τα ποσοστά λιπιδίων και πρωτεϊνών ποικίλλουν ανάλογα με τη λειτουργικότητα του κυττάρου). Τα λιπίδια είναι αμφιπαθή μόρια όπως επιβεβαιώνει η γενική δομή τους: α) μία υδρόφιλη κεφαλή και β) μία ή δύο υδρόφοβες υδρογονανθρακικές ουρές. Τα φωσφολιπίδια είναι τα πλέον άφθονα λιπίδια στη μεμβράνη. Άλλοι τύποι λιπιδίων είναι οι στερόλες και τα γλυκολιπίδια. Οι υδρόφιλες κεφαλές προσελκύουν το νερό του περιβάλλοντος ενώ οι υδρόφοβες αλυσίδες το απωθούν. Η κατάσταση αυτή ευνοεί το σχηματισμό της λιπιδικής διπλοστιβάδας με τις υδρόφιλες κεφαλές να στρέφονται προς το υδατικό και κυτταροπλασματικό περιβάλλον και τις υδρόφοβες ουρές να εφάπτονται μεταξύ τους στο εσωτερικό της διπλοστιβάδας.

Η κινητικότητα των συστατικών της κυτταρικής μεμβράνης καθορίζει τη ρευστότητά της. Συγκεκριμένα παρατηρείται σπάνια μετακίνηση λιπιδίων μεταξύ των δύο μονοστιβάδων ενώ είναι πιο συχνές και γρήγορες οι μετακινήσεις στο επίπεδο κάθε μονοστιβάδας και γύρω από τον επιμήκη άξονα του λιπιδίου. Η θερμοκρασία, το Ph, το μήκος και ο βαθμός κορεσμού των υδρογονανθρακικών αλυσίδων είναι μερικοί από τους παράγοντες που επιδρούν στη ρευστότητα της μεμβράνης. Στα ζώα ένας επιπρόσθετος παράγοντας είναι η παρουσία της χοληστερόλης.

Χαρακτηριστικό της λιπιδικής διπλοστιβάδας είναι η ασυμμετρία, δηλαδή οι διαφορετικές «όψεις» της μεμβράνης σε κάθε πλευρά (κυτταροπλασματική πλευρά ή εξωτερικό περιβάλλον) γεγονός που συμβάλλει στην εξειδίκευση της λειτουργίας της.

Ενώ η λιπιδική διπλοστιβάδα λειτουργεί ως φραγμός διαπερατότητας οι μεμβρανικές πρωτεΐνες είναι, κυρίως, υπεύθυνες για τη μεμβρανική μεταφορά. Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν, επίσης, τη δυνατότητα να προσδένουν μόρια στις δύο πλευρές της μεμβράνης αλλά και να λειτουργούν ως υποδοχείς σημάτων και ως ένζυμα με καταλυτική δράση. Η σύνδεση των πρωτεϊνών με τη μεμβράνη πραγματοποιείται με τους παρακάτω τρόπους: 1) πρωτεΐνες διαπερνούν τη διπλοστιβάδα και προεξέχουν και από τις δύο πλευρές της μεμβράνης, 2) πρωτεΐνες εντοπίζονται στην κυτταροπλασματική πλευρά της μεμβράνης και συνδέονται με αυτή μέσω α-ελίκων, 3) πρωτεΐνες συνδέονται ομοιοπολικά με λιπίδια και 4) πρωτεΐνες συνδέονται με ενσωματωμένες μεμβρανικές πρωτεΐνες.

Η μεμβρανική μεταφορά, για την οποία έγινε λόγος παραπάνω, σχετίζεται με τη μετακίνηση θρεπτικών ουσιών, μεταβολιτών ή ιόντων διαμέσου της μεμβράνης. Οι διάφορες ουσίες και τα μόρια εισέρχονται ή εξέρχονται από το κύτταρο ανάλογα με τις ανάγκες του και ως αποτέλεσμα συγκεκριμένων διεργασιών. Μόρια μικρά σε μέγεθος και μη πολικά, όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, διαπερνούν τη διπλοστιβάδα με απλή διάχυση ενώ για φορτισμένα μόρια η μεμβράνη είναι αδιαπέραστη με την απλή αυτή οδό. Επομένως οι μεμβρανικές πρωτεΐνες διαμορφώνοντας κατάλληλες διόδους επιτρέπουν την επιλεκτική μεταφορά αυτών των μορίων. Δύο κατηγορίες μεμβρανικών πρωτεϊνών είναι: Α) οι πρωτεΐνες φορείς που προσδένουν το μόρο στη μία πλευρά και το απελευθερώνουν στην άλλη πλευρά της μεμβράνης και Β) οι πρωτεΐνες δίαυλοι που σχηματίζουν υδρόφιλους πόρους στη μεμβράνη μέσω των οποίων διαχέονται τα μόρια. Η ροή ηλεκτρικά φορτισμένων μορίων που πραγματοποιείται στις μεμβράνες ισοδυναμεί με ροή ηλεκτρικού ρεύματος ενώ η συσσώρευση φορτίου στις επιμέρους πλευρές ανιχνεύεται ως μεμβρανικό δυναμικό (σημαντικό στην ηλεκτρική σηματοδότηση).

Πολλά λιπίδια και πρωτεΐνες της εξωτερικής στιβάδας της κυτταρικής μεμβράνης συνδέονται ομοιοπολικά με ομάδες σακχάρων σχηματίζοντας τα γλυκολιπίδια, τις γλυκοπρωτεΐνες και τις πρωτεογλυκάνες. Τα τελευταία διαμορφώνουν ένα κάλυμμα σακχάρων (γλυκοκάλυκας) υπεύθυνο για την προστασία του κυττάρου, τη λείανση της μεμβράνης και την αναγνώριση και κατ’ επέκταση τη συγκόλληση των κυττάρων μεταξύ τους.

Ανυφαντάκη Φωτεινή, φοιτήτρια Ιατρικής
Τελευταία αναθεώρηση : 1/12/2006