Dicționarul explicativ ne prezintă un sens biologic al membranei, ce trebuie luat cu multă precauție: nume dat țesuturilor vegetale sau animale, subțiri și suple, foarte diferite ca structură, care căptușesc, îmbracă, leagă, susțin sau delimitează anumite organe sau părți de organe. Definiția ne face să credem că membranele sunt de găsit numai la nivelul țesuturilor și organelor. Nimic mai fals: există membrane atât la nivelul celulei, cât și la nivelul nucleului celulei.
Membrana celulară a fost descoperită încă din secolul 17, de către Robert Hooke, dar celebrul savant a considerat că este o parte integrală a celulei (deci, că nu ar avea un rol propriu în cadrul celulei). Abia în 1972, Nicholson și Singer au descoperit și propus modelul acceptat azi, denumit mozaic fluid al membranei celulare. Este mozaic pentru că membrana are o structură bine precizată, și anume două straturi de fosfolipide și proteine între care se află un miez cu rol esențial în comunicarea permanentă ce există între interiorul și exteriorul celulei.
Pe de altă parte, membrana nucleară are de asemenea o structură dublă, adică un strat exterior, plasat deci spre citoplasmă, și un strat interior, aderent miezului nuclear. La nivelul nucleului se află un mediu în care se formează cromozomii, alcătuiți din ADN, ARN, proteine, lipide și ioni de calciu și magneziu.
Datorită permeabilității membranei există un schimb permanent de substanțe între celulă și mediu. În difuziune și osmoză anumite proteine joacă rol de cărăuși, permițând transportul de substanțe. Să ne gândim la un gaz: diferența de concentrație face ca moleculele să tindă să se răspândească, tocmai pentru a se elimina acest dezechilibru. Membrana celulară nu constituie o barieră pentru difuziunea moleculelor nepolarizate, liposolubile (cum este oxigenul). Moleculele mai mari, polarizate, precum glucoza, nu pot traversa membrana prin difuziune, ci au nevoie de proteine de transport. În cazul osmozei, apa poate trece dintr-un compartiment cu concentrație mai mare în altul cu concentrație mai mică.
Dacă vrem să vedem acțiunea, activitatea membranei din punct de vedere electric, vom găsi ceva extrem de interesant – există o diferență de potențial între o parte și alta a membranei celulare. În repaus, potențialul de membrană are valoarea cuprinsă între -65 mV și -85 mV. Valoarea este datorată activității generate de ionii de sodiu și de potasiu: se reintroduc în celulă ionii de potasiu difuzat la exterior și se expulzează ionii de sodiu pătruns în celulă, în raport de 2 ioni de potasiu la 3 ioni de sodiu.
Cum se explică activitatea celulară din acest punct de vedere? Să luăm celula nervoasă, neuronul, drept exemplificare; principiul de funcționare este general valabil tuturor celulelor: modificarea potențialului de membrană este datorată curenților electrici ce apar la trecerea ionilor prin canalele membranei ce se închid și se deschid în funcție de valoarea de potențial de membrană. Imediat ce se atinge un potențial de prag, are loc o depolarizare, după principiul totul sau nimic. În panta ascendentă, depolarizarea apare după atingerea potențialului de prag datorată creșterii de permeabilitate a membranei față de ionii de sodiu, ce vor intra în celulă. În panta descendentă, potențialul revine la valoarea de repaus prin ieșirea ionilor de potasiu din celulă, ce se deschid în prezența acestui stimul.
Dacă membrana are un rol atât de mare în lumea vie, atunci cum se explică diviziunea celulară? Sau nu cumva membrana este o piedică în calea reproducerii? Spus în puține cuvinte, diviziunea celulară presupune separarea materialului nuclear, a constituienților lor celulari și citoplasmei pentru fiecare din celulele rezultate. În prima fază, numită interfază, se dublează cantitatea de ADN, se sintetizează ARN și proteinele – cum e cazul la plante. În schimb, la diviziunea indirectă, în prima fază (numită profaza) dispare membrana nucleară, apoi se dezorganizează nucleolii, se individualizează cromozomii, se formează fusul de difuziune și se fixează cromozomii prin centromer de un filament al fusului. În faza a doua (metafaza) se dispun cromozomii în zona centrală, apoi se separă, rezultând un număr dublu de cromozomi monocromatici. În faza a treia (anafaza), cromozomii migrează spre cei doi poli ai celulei. În fine, în faza ultimă (telofaza), cromozomii de la cei doi poli ai celulei se despiralizează, apoi se reface membrana nucleară și rezultă astfel cele două celule fiice cu câte 2n cromozomi. Vedem cum membrana nu doar nu împiedică diviziunea celulară, dar are echipamentul necesar pentru a înlesni diviziunea la toate nivelurile lumii vii.
