Synthèse Biologie Générale Tome 1 PDF

Synthèse biologie générale Tome 1 1)Les caractéristiques du vivant : Biologie c'est la sciences de la vie et des êtres vivants. Vie = impossible à définir. Pour rester en vie, les êtres vivants doivent des actes biochimique et biophysique (fonction de la vie)....

Synthèse biologie générale Tome 1 1)Les caractéristiques du vivant : Biologie c'est la sciences de la vie et des êtres vivants. Vie = impossible à définir. Pour rester en vie, les êtres vivants doivent des actes biochimique et biophysique (fonction de la vie). La vie se décrit grâce aux fonctions effectuées par les êtres vivants. Les différentes fonctions de la vie : La nutrition: activité développée par un être vivant pour obtenir de la nourriture. Les constituants de cette nourriture sont les nutriments. Les nutriments sont transformés dans l'organismes pour produire de l'énergie et permettre la croissance. Nutriments= ingestion (capture) et digestion (transformation) des nutriments et assimilation de molécules (la plus petite partie d'un composé qui en conserve les cara.) par l'organisme. Transport : absorption des matériaux, mouvement et distribution dans l'organisme. Il y a 2 type de transport : la diffusion, transport passif, flux de molécules sans dépense d'énergie, va de l'endroit le + concentrer vers le – concentrer. 1) osmose :mouvement desH2O à travers une membrane semi-perméable. 2) plasmolyse rétrécissement du cytoplasme dû aux mouvements de l’eau hors de la cellule. Transport actif = mouvement des molécules demande une dépense d'énergie. Il va contre le gradient, besoin d'ATP ou adénosine-5-triphosphate, pour passer à travers la membrane. 1) pinocytose :ingestion liquide extracellulaire par la cellule grâce à la formation de vésicules membranaire. 2)phagocytose :ingestion de particules solides par la cellule (ex :globules blancs qui ingèrent des bactéries). Remarque, la pinocytose + la phagocytose= endocytose. Exocytose= expulsion de particule solides (échange ionique= pompe d’échange ionique sodium/potassium).(voir explication dans la membrane cellulaire). La respiration: prise d'air(inhalation) et rejet de CO2+H2O (vapeur) mais aussi la respirations cellulaire (= énergie libérée des molécules issu des nutriments). Excrétion: élimination des déchets provenant d'autres fonctions. Régulation: processus qui contrôle et coordonnent les activités des organismes. Cela permet de s'adapter aux changement de l'environnement. Synthèse: processus biochimique où de petites molécules sont assemblées en plus grandes. Croissance : augmentation de la taille et du nombre de molécules d'1 organisme. Reproduction : asexuée(1 seul parents) sexuée (2 parents qui produisent des cellules sexuelles dites gamètes) Les fonctions sont soit productrices soit consommatrice d'énergie et participe au métabolismes. Métabolismes = toutes les activités chimique d'un organismes qui produisent ou consomment de l'énergie. Il y a deux type de métabolismes : Métabolisme intermédiaire=les molécules androgènes (qui sont en nous) ex : respiration cellulaire Métabolisme = molécules exogènes (qui viennent de l'extérieur) ex: un médicament que l'on ingère. 1) Anabolisme: assemblage de petites molécules en plus grandes + consommation d'énergie 2) Catabolisme : destruction de grandes molécules en molécules plus petites+ libère de l'énergie Homéostasie= capacité d'un système vivant à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes externes. Le corps va s'adapter à l'environnement en modifiant son fonctionnement. Adaptation =caractéristique structurelle, comportementale ou physiologique permettant à un individu de survivre à certaines conditions de son milieu. Ici, on change « pour toujours »pas sur le moment comme dans l'homéostasie.( ex : bosse du chameau pour le manque d'H2O,...) Classification: le concept d'espèces Classification= organisation des êtres vivants dont unités de base c'est l'espèce. Cette méthode est basée sur des critères anatomiques et structurels des organismes. (Carl Van Linné) Une espèce c'est l'ensemble d'organismes identiques qui peuvent s'accoupler et produire une progéniture fertile, dans la majorité des cas. Chaque espèces à un nom en latin en 2 mots =nomenclature binomiale. Le principe de cette nomenclature = nom de genre (premier nom) avec une majuscule et un deuxième nom en minuscule. Toujours en latin peu importe l'origine (cela permet de savoir de quelle espèce on parle peu importe le pays dans lequel on se trouve). Pour classer, il y a plusieurs groupe. Chaque groupe= Taxon Règne ex : pour l'hô animal Phylum chordés Sous-phylum vertébrés Classe mammifère Ordre primate Famille hominidés Genre homo Espèce homo sapiens Evolution= branche de la biologie qui étudie les changements chez les plantes et les animaux qui survivent sur de longues périodes de temps. Animaux= organisme ayant des matériaux organiques performés pour leur nourriture et ayant une période mobile à un moment de leur vie. Chordés= animaux ayant une notocorde (axe squelettique embryonnaire), une carde dorsale creuse, nerveuse et branchies dans le pharynx à un moment de leur vie. Vertébrés=colonne vertébrale entourant la moelle épinière et os du crâne renfermant le cerveau. Mammifères= poils / fourrure à un moment de leur vie, femelle allaitent, sang chaud, os dans la mâchoire inf. Primates= vivant dans les arbres, doigts aplatis+ ongles, vision vive, odorat pauvre Hominidés= bipède, face plate, yeux en avant, binoculaire, visions des couleurs, mains et pieds spécialisé dans différentes fonctions. Homo= enfance longue, gros cerveau, capable de parler. Homo sapiens= peu de poils, front haut, grand menton (proéminent) Il existe différents règnes Monomère (archéobactérie vivent sans oxygène cad condition anaérobie ou eubactérie vivent avec de l'oxygène cad condition aérobie)= 1 seule cellule, pas de noyau ni de mitochondrie ni de chloroplaste ni de chromosome circulaire. Protiste= 1 seule cellule, noyau associé à la membrane, chromosome dans le noyau, organites entouré d'une membrane. Certains protistes capturent leurs nourritures, d'autre la fabrique par photosynthèse, certains sont mobiles d'autres pas. Champignon= non mobile, absorbent leur nourriture à partir de sources vivantes ou non (sont différents des plantes par la reproduction et dans la structure du corps) Plante= se nourrissent grâce à la photosynthèse, ont des chloroplastes, noyau associé à la membrane, paroi = cellulose Animaux= multicellulaires (chaque membre), cellule à noyau ont des chromosomes, peuvent se déplacer, leur nourriture c'est de la matière organique, se reproduise avec des œufs ou par des cellules spermatiques. Comment trouver le règne animal ? Présence d'organites ? Non =monomère si Oui se poser la question suivante Une seule cellule ? Oui =protiste si Non se poser la question suivante Trouve sa nourriture par photosynthèse ? Oui =plante si Non se poser la question suivante Trouve sa nourriture en se déplaçant ? Oui= animaux si Non se sont des champignons 2) La cellule :unité fondamentale de la vie A) Les inventeurs et découvertes : 1. Robert Hooke, il observe une écorce de liège. 2. Antoni Van Leeuwenhoek, il a observé les organismes unicellulaire et les bactéries protozoaires. Il a pu observer cela grâce aux lentilles qu’il avait créé. C’est le premier à avoir observer les globules rouges. 3. Robert Brown, il a découvert le noyau de la cellule végétale. 4. Matthias Jakob Schleiden, il conclut que les tissus végétaux contiennent des cellules 5. Theodor Schwann, idem mais pour les cellules animales. La botanique et la zoologie sont réunies sous une même Théorie Cellulaire du monde vivant selon laquelle : La cellule est l’unité de base de la structure de tous les organismes Tous les organismes, plantes et animaux sont constitués d’une ou plusieurs cellules « Omnis cellula e cellula » ou « toutes les cellules se développent à partir de cellule existantes ». Ce concept ci a été ajouté par Rodolf Virchow. La cellule est l’unité de base de la vie. Ce postulat est le plus important dans le développement de la biologie et à l’origine de la Théorie Cellulaire. 6. Nageli (Karl), il a effectué des travaux sur la division cellulaire. 7. Virchow démontre que la théorie cellulaire s’applique aussi aux tissus malades (cellules malade viennent des cellules saines). Tous les organismes vivant sont constitués de cellule mais certains n’en possèdent qu’une seule (unicellulaire) ou plusieurs (pluricellulaire). B) Unité (rôle) de la cellule : Unité de structure= assure une forme et une structure à l’organisme. Elle ont différentes formes (rondes, concaves,…). La forme est associée à une fonction spécialisée. Elle ont des tailles différentes (de 5 à 50um) ex : la cellule sanguine mesure de 3 à 20um. Unité fonctionnelle= chaque cellule assure beaucoup de fonctions métaboliques pour survivre. Elle utilisent les molécules issus de l’alimentation pour fabriquer de l’énergie, réparer les tissus, permettre la croissance et la reproduction. Unité de croissance= au début être vivant, cellule unique. Puis, la cellule grossi jusqu’à une certaine taille et se divise en 2 nouvelles cellules et ainsi de suite. Ces 2 cellules s’unissent pour former un tissu. Elles ont la même structure, même fonction. Avec une cellule, on peut faire un organisme pluricellulaire. La mitose à lieu grâce à l’ADN (Acide Désoxyribo Nucléique, se trouve dans le noyau et ne peut pas en sortir) ,l’information héréditaire qui se transmet à chaque génération. C) Constituants de la cellule : Presque toutes les cellules ont les mêmes composants Cellule délimitée par une membrane Constituée d’un milieu intracellulaire (cytoplasme) Noyau dans le cytoplasme et organites L’ensemble des organites de la cellule est égale à la structure fine de la cellule (p.13). Pour les observé, possible de faire une séparation des organites via une « ultracentrifugation sur tampon de Lyse ». Explication de cette méthode : On prend un morceau de la cellule que l’on va écraser à l’aide du piston, cela va libérer les organites sans les abimer (homogénisation). Puis pour les séparer de la cellule on utilise du sucre (ex : sucrose) et une centrifugeuse très rapide. Cela va séparer les organites selon leur poids (vois ex ci-dessous pour comprendre). 1. La membrane cellulaire : Il existe deux types de membranes : La membrane plasmique= sépare le milieu intérieur du milieu extracellulaire(Chaque cellule animal est délimitée par une membrane plasmique). Membrane intracellulaire=délimite un organite Membrane plasmique= barrière entre le cytoplasmes (ou cytosol) et le milieu extracellulaire. Elle est constituée d’une double couche de lipide (bicouche) dont l’épaisseur < 10nm. Dans cette bicouche, on trouve des protéines de tailles différentes. Les molécules lipidiques, contenue dans cette bicouche, sont plus petite mais plus nombreuse (+ou- 700da) tandis que les protéines sont plus grande mais moins nombreuse (>10.000da). (N.B : le dalton= unité de masse des atomes.). En %, il y a autant de protéines que de molécule lipidique. Les protéines changent en fonction du type de cellule. La structure en double couche est due aux propriétés amphiphiles des molécules lipidiques. Chaque phopholipides a deux extrémités : une tête hydrophile et une queue hydrophobe. La forme circulaire de la cellule s’explique car les phopholipides (extrémité hydrophobe) fuient l’eau intérieur et extérieur à la cellule. La membrane plasmique contrôle le passage de molécule biologique et ions via un mécanisme sélectif. Chaque molécule, ions n’entre pas avec la même facilité dans la membrane. La double couche a une épaisseur de 5-6nm : Imperméable aux molécules hydrosolubles (protéines, glucose, ions aucun ne peut en sortir ou rentrer) Perméable au petites molécules hydrophobes (O2, glycérol) Ex : les ions potassium mettent 12 jours pour traverser la bicouche contre 5 mili-seconde dans l’eau. Il existe une perméabilité de la membrane en K + mais elle est très faible. 1972, Singer et Nicholson propose le « modèle de la mosaïque fluide des membranes cellulaires » =lipides forment une bicouche avec des protéines dedans mis de différentes manières. Cela permet de comprendre comment les molécules sortent et entrent de la membrane en mouvement Transport. Ces transports sont contrôlés par les phospholipides, les protéines et la nature électrochimique du cytoplasme. Attention, la membrane plasmique a un rôle essentiel, si il y a une défaut il y aura d’énorme problèmes. Ex : sphérocytose, les globules rouges sont malformés (rondes au lieu de concave). Cela est problématique car ils ne savent pas passer dans les capillaires, ils sont trop gros. Les symptômes sont la jaunisse, anémie, volume de la rate qui augmente. Explication des différents symptômes Pourquoi ? le problème vient des protéines de bande 3 constituant la membrane (elle est pas bien séquencée car problème génétique). Cela provoque une perte de l’effet de double couche lipidique stabilisant. Les globules rouges éclatent car création de vésicule sur la membrane (anémie). Les globules rouges restent dans la rate trop longtemps la rate gonfle. Dans le sang, dans le vaisseaux sanguin les globules éclatent,, déversement de l’hémoglobine du coup le foie provoque la jaunisse. Par rapport à : L’eau, la membrane plasmique c’est une bicouche imperméable à l’eau mais l’eau sait rentrer via les aquaporines, « trou » dans les protéines laissant passer l’eau. D’autres protéines, responsables de différentes fonctions spécifiques de la membrane (ex : reconnaissance cellule-cellule/ transport sélectif des molécules/ interagissent avec les hormones,…) Fonction d’enzyme= autre protéine= en charge des réactions biochimiques à la surface de la membrane Protéine globulaire=traverse la membrane, agissent comme transporteur. Membrane cellulaire= pas rigide, système fluide. Elle est fluide car elle a une double mobilité (latérale et rotation des lipides flip-flop cad échange des lipides d’une membrane à l’autre). Le feuillet interne et externe ont une composition différente pour garder cette composition flip-flop. Explication du mécanismes de la pompe sodium/potassium : La pompe expulse 3 Na+ et fait rentrer 2 K+ 3 Na+ se lient à un endroit sur la protéine Liaison de la protéine à la molécule d’ATP changement de la conformation et perte d’affinité sur le sodium État phosphorylé= molécule lâche le Na + dans la cellule pour prendre le K+ Si on fait entrer trop de Na+ on relâche du K+ et pour garder un équilibre mais ça ne se fait pas simultanément. Le globule rouge= modèle pour l’étude de la cellule utile pour comprendre la structure de la membrane cellulaire car simple à isoler, modèle de la bicouche lipidique en 1925 par Groter et Grendel. Composition de la membrane plasmique= 1) 19,5% d’eau 2) 39,5% de protéines 3) 5,8% d’hydrate de carbone 4) 35,1,% de lipides (60% de phospholipides,30% de cholestérol,10% de glycolipides) I.Les lipides membranaires a)60% de phospholipides Il existe 4 types de phospholipides Les phosphatidyléthanolamine phosphatidylsérine  phosphatidylcholine ou lécithine Les phosphatidyléthanolamine (+ espèce mineur de phospholipides). b)30% de cholestérol non estérifié c) 10% de glycolipides Molécule amphiphile électroniquement chargée (tête hydrophile, queue apolaire hydrophobe=chaine alkyle). Charge électrique= tête polaire : Ion dipolaire (zwitterion) Charge globale= charge – du groupement phosphorylé et charge + portée par la choline et l’éthanolamine. Au ph physiologique, la majorité des phospholipides sont neutres. Les glycolipides ayant surtout de la sphingosine et de sucre responsable de l’adhésion cellulaire, ceux-ci sont presque exclusivement sur le feuillet externe de la membrane à cause de ça.  Dans les cellules eucaryotes les lipides servent à la distribution asymétrique au niveau de la bicouche (asymétrie trans). Cette asymétrie a une rôle structurel et fonctionnel. Dans le globule rouge la phosphatidylsérine et la phosphatidyléthanolamine forme le feuillet interne tandis que la phosphatidyléthanolamine et la phosphatidylcholine forment le feuillet externe. Cette asymétrie= équilibre qui implique un échange continu et très rapide des molécules phospholipidiques entre les 2 feuillets via flip-flop. Elle résulte d’un équilibre entre la translation active de phosphatidylsérine et de phosphatidyléthanolamine + mouvement à 2 directions passives de phospholipides. L’asymétrie trans produite est maintenue par un système dépendant de l’ATP et 2 enzymes sont responsables de cette translocation Flippase : chargée de la translocation de la phosphatidylsérine et de la phosphatidyléthanolamine du feuillet externe vers le feuillet interne. (ATP+) Floppase :catalyse la translocation de la phosphatidylcholine et de la phosphatidylsérine(ATP+) (scramblase ATP-) d) « lipid rafts » ce sont les radeaux de transport= microdomaines spécifiques : riche en cholestérol+ glycosphingolipides+ chaine d’acides gras insaturé Fluide du reste de la membrane Contienne 4% des protéines totales de la membrane dans un globule rouge La nature des protéines= spécificité des microdomaines spécifiques (ex : cavéole= riche en cavéoline et servent à traverser la membrane d’une cellule=microdomaine) Microdomaine lipidique ont un rôle dans la régulation des infections parasitaire. Le parasite se fixe sur des protéines (pinocytose) la parasite rentre dans la cellule (globule rouge). II. Les protéines membranaire : Il y a deux groupe de protéines membranaire : Protéines périphériques ou extrinsèque, elles sont facilement isolée de la membrane par extraction douce Protéines intégrale ou intrinsèque, elles ne peuvent être isolée qui difficilement par des monomères diastiques car elles sont fortement enchâssées dans la bicouche lipidique.  chaine hélicoïdale, cela peut aller jusqu’à une dizaine (ex : 24) de chaine hélicoïdales et ça sert à ce que la protéines soit bien coincée dans la membrane. On peut les classer selon leur fonction : 1) Protéines structurelle intégrales 2) Protéines d’ancrages 3) Protéines du cytosquelette Les protéines transmembranaires intégrales ou intrinsèques Traverse la bicouche lipidique par une ou plusieurs chaines hélicoïdales d’acides aminés hydrophobe. Exposent à chacune des 2 faces de la membrane (face extra et intracellulaire) des acides aminés possédant des groupements polaires. Elles possèdent souvent un groupement glycosylé greffer sur le côté extra cellulaire du domaine. Schéma d’une protéine : Protéines de bande 3= échangeur anionique AE1 Protéine intégrale majeure de la membrane des globules rouges Poids moléculaire + ou – 100000 Dalton Possède 12 à 14 segments transmembranaire (voir schéma protéines intrinsèque, extrinsèque) Extrémité N-terminale qui peut s’associé avec d’autres protéines  Responsable de l’ancrage de la membrane ou du cytoplasme Rôle : flexibilité et rigidité de le membrane Extrémité C-terminal= échange anionique (ions) et peut lier une enzyme (l’anhydrase carbonique II). 70% forme dimérique (2monomères liés les uns aux autres) 30% forme tétramère (4 monomères= un « composé », une molécule d’un polymère, liés les uns aux autres)lie la protéines 4.2 et l’ankyrine Les protéines bandes 3 et les protéines qui lui sont associée forme le complexe protéique B3 Glycophorine A (GPA)= les glycophorine sont composée de trois domaines 1) Cytoplasmique et constitué de résidus basique à proximité de la membrane 2) Hydrophobe sous la forme d’une hélice α simple qui traverse la bicouche 3) Extracellulaire α richement glycosylé Il y a un groupe de glycophorine riche en résidus d’acide salique abondant à la surface de la membrane du globule rouge, donnant une charge négative. L rôle de cette charge, modulation des interactions entre le globule rouge et les autres cellules sanguines et vaisseaux. La GPA et B3 sont des protéines intégrales majeures de la membrane de globule rouge et sont étroitement associées. Cette interaction donne naissance à l’antigène de Wright (Wr b). Les antigènes du groupe sanguin= Les être humains sont classés selon leur groupe sanguin via le système Abo, le système Diego existe aussi. On trouve le groupe sanguin via des protéines différentes, chacun a des types protéines différentes. Les protéines d’ancrage du cytosquelette Le cytosquelette= ensemble complexe de filament et tubules protéiques. Il se trouve dans les cellule eucaryote. Son rôle est de maintenir la forme des cellules l’organisation dans l’espace et les interactions avec l’environnement et la résistance physique de la cellule. Le cytosquelette est une structure dynamique. Il intervient dans les processus de mouvement cellulaire dont le déplacement. Il a un rôle crucial dans la division cellulaire. Il a trois types de réseaux protéique : Microfilament- filament d’actine (5-9nm) Filaments intermédiaires (10nm) Microtubules (25nm) Le cytosquelette de l’érythrocyte est lié à la membrane plasmique via des interactions protéines- protéines de hautes affinités. Il y a deux protéines responsable : La protéines de la bande 3 : elle interagit via le macro complexe B3 (ankyrine/protéine 4.2) avec le complexe spectrine/actine du cytosquelette. Ankyrine est une protéine d’ancrage qui assure une association étroite entre la spectrine et la protéine B3. La protéine 4.2 est une protéine d’ancrage qui agit avec l’ankyrine et contribue à la structure du macro complexe B3 Glycophorine GPC et GPD : elle peut interagir avec le complexe de la protéine 4.1 et le complexe spectrine/actine. Les protéine internes de la membrane plasmique= macro complexe, lui-même attaché à des protéines (ankyrine/protéines4.2) Les protéines du cytosquelette sont : La spectrine Actine Protéine 4.1 forment le complexe de jonction Notons que : 1) les interactions entre le cytosquelette et la membrane peuvent être modulées par différentes enzymes de phosphorylation= flippase/floppase. Les phosphorylations diminuent les interactions et contrôle la déformabilité cellulaire. 2) il existe des interactions protéines/lipides. Molécules d’adhésion membranaires : Globule rouge= cellules non adhérentes mais de nombreuse molécules d’adhésion se trouvent au niveau de leur membrane plasmique. Rôle dans les interactions cellules-cellules et cellule-tissus. Sont capital pour l’érythropoïèse, dans le mécanismes de reconnaissance de soi, renouvellement cellulaire, vieillissement. Différentes molécules d’adhésions sont exprimés différemment à différent stade de la vie du globule rouge. III) Les hydrates de carbones membranaires : Les hydrates de carbone= sucre ou glucides présents dans la membrane sous forme d’oligosaccharide (3,4,5 ou 6 entité monomériques) Les oligosaccharides= courte chaines formées par l’association de quelques molécules de sucre simple, ses chaine sont liées à des protéines ou lipide de la membrane et donnent soit des glycoprotéines soit des glycolipides. Glycolemme ou glycocalyx= zone riche en hydrate de carbone à la surface de la cellule : Présente dans toutes les cellules eucaryotes. Rôle :protection de la membrane externe de la cellule. Composé d’une couche de sucre liés par covalence aux lipides et protéines de la membrane. Très hydrophile et crée un environnement hydrique autour de la cellule Représente 2 à 10% du matériel membranaire et 10% des lipides sont glycosylés. Rôle :protection, phénomène de reconnaissance, et adhésion cellulaire et dans le processus infectieux Principale fonction :aider à la reconnaissance intracellulaire via le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH ou HLA) (ex : greffe de peau,…). Permet également d’identification de la cellule ce qui permet au corps de distribuer des molécules spécifiques à ce type cellulaire) Souvent utilisé par les virus comme voie d’accès à la cellule Barrière dynamique à l’adhésion (il s’oppose à l’approche rapide de deux membranes cellulaires) Une diminution du glycocalyx entraine et augmentation d’activité d’adhésion Joue un rôle contre les agression mécaniques, chimiques et enzymatiques IV) Grand rôle de la membrane cytoplasmique : C’est le siège d’échange entre le cytoplasme et le milieu extérieur. Il y a trois types d’échange en fonction du type de molécules dans la membrane : 1) Diffusion passive : Les molécules passent passivement à travers la bicouche phospholipidiques. Ces molécules sont soit des substance liposolubles (lipides, stéroïdes) soit des molécules non chargées de faible poids moléculaire (eau, gaz et certaines particules organiques). Le passage va dans le sens du gradient de [ ]° (du + [ ] vers le – [ ] ). Les échanges par diffusion passive se font avec de l’eau, gaz (O2 ou CO2), lipides, stéroïdes, vitamines liposoluble, petites molécules organiques non chargée (urée, glycérol, éthanol). 2) Diffusion facilitée : Les molécules passent par le biais de protéines membranaire à travers la membrane. Il n’y a pas de dépense énergétique. Ces protéines membranaires sont : Protéines porteuses (transporteur membranaire ou perméase) Conductines (protéines tunnels e navettes transmembranaire) Cette diffusion concerne les molécules non chargée de poids moléculaire moyen (bio monomères comme le glucose, fructose acides aminés, nucléotides et vitamines non soluble) et petite molécule chargée comme les ions. Le passage va dans le sens du gradient de [ ]° Perméase= protéine transmembranaire qui assurent un transport passif de certaines molécules spécifiques. Chaque transporteuse est adaptée à un type de molécule à transporter. Une des perméase les plus courante est le glycose (représente 5% de l’ensemble des protéines membranaires). Il y a trois types de perméase : Uniport :protéines qui transporte un seule type de molécule. Symport :transporte simultanément deux types de molécules dans le même sens. Antiport :transporte simultanément deux types de molécules dans des sens opposé. Les uniports représentent 95% de l’ensemble des perméase. La diffusion facilitée par des perméase c’est soit du glucose, fructose soi des nucléoside soit des vitamines non liposoluble soit des acides aminés. Les conductines= Il y a deux types de protéines conductines, il y a soit les protéines tunnels ou porines soit les navettes transmembranaires (protéines hémi membranaire captant une molécule d’un côté de la membrane puis se déplace dans l’hémi membrane opposée libérant la molécule). Les porines représentent 95% de l’ensemble des conductines. Les protéines tunnels : Transmembranaire qui forment des pores hydrophiles au travers de la membrane passage passif de petites molécules polaires et ions. Conformation tridimensionnelle est adaptée seulement à un seul type d’ions/molécules. L’ouverture et la fermeture des protéines tunnels sont régulés par le contrôle d’un neuromédiateur, d’une hormone ou d’un potentiel électrique (tunnel voltaïque). Les tunnels ionique ont un rôle majeur dans le fonctionnement des neurones. Les protéines tunnels les plus courante sont : 1) les aquaporines=passage des molécules H2O + rapidement que pas diffusion passive au travers de la bicouche phospholipidique. 2) tunnels à ions (ionophores)= passage spécifique et transitoire de certains ions. Transport actif d’ion (ATP dépendant)= Les ions passent au travers la membrane via des protéines transmembranaire pompe ionique. Le passage s’opère dans les sens du gradient de [ ]°. Il y a une dépense énergétique d’ATP (dont 25% est produit par la cellule). La pompe la plus courante est Na+ /K+ -ATPase. Le rôle de la pompe est d’assurer le maintien d’un déséquilibre ionique entre le cytoplasme et le milieu extérieur. il y a également du [Cl - ] dans le + + - cytoplasme. [Na ]=145mM [K ]=5mM [Cl ]=110mM. Cela provoque un déséquilibre dans le cytoplasme. Ce déséquilibre est primordiale pour maintenir la cellule en vie et avoir un équilibre osmotique correct. La concentration de Na + et la concentration de Cl - augmente à l’extérieur compense le fait que la concentration de K+ augmente à l’intérieur de la cellule. Du coup, la pression osmotique sera équivalente des 2 côtés de la membrane et le flux d’eau également. La différence de concentration crée unes différence de potentiel (-60mV dans les neurones au repos). Cette différence de potentiel se modifie brutalement par l’ouverture/ fermeture des canaux ioniques rôle majeur dans le fonctionnement des neurones et des cellules musculaires. Nos mouvements se font grâce à la pompe K+/ Na+ qui se font très rapidement via des molécules excitables. V) La membrane le siège de la communication entre les cellules : On distingue plusieurs types de communication entre les cellules eucaryotes : Il y a la communication direct entre cellule voisine via des canaux disposée en vis-à-vis qui vont mettre les cytoplasmes en relation direct. Ces canaux intracellulaire sont appelés jonctions communicatives (animaux) et plasmodesmes (végétaux). Il y a la communication à très courte distance, elles ne sont pas l’une à côté de l’autres mais elles sont très proche via des jonctions synaptiques. Ce type de jonction fonctionne via des molécules chimiques dites neuro médiateur. Elles permettent (jonction synaptique) la communication entre les cellules et les neurones et entre les neurones et les cellules musculaires. Il y a la communication à longue distance via des messages chimiques appelés hormones. Hormones= c’est une molécule de signalisation produite par une glande endocrine, véhiculé par le sang et qui agit sur les cellules d’un ou plusieurs organes éloignés. Les cellules sensible à l’action de l’hormone sont des « cellules cibles ». Les hormone agissent sur les cellules cible via des récepteurs hormonaux spécifiques présents au niveau de ces cellules cibles. Il y a deux types d’hormones : Les hormones protéique, les récepteur se situent dans la membrane cytoplasmique de le cellule cible. Les hormones stéroïdes, les récepteurs se situent dans le cytoplasme ou noyau des cellules cibles. (hormones thyroïdiennes) VI) Rôle dans les phénomènes d’internalisation : L’endocytose=action de faire entrer quelque chose à l’intérieur de la cellule. L’endocytose est différentes des transporteurs/ pompes car ici le bute est de faire rentrer une grosse particule solide ou liquide, pas juste un ion. Il y a deux types d’endocytoses : La phagocytose=processus d’internalisation des grosses particules comme les microorganisme (virus, bactérie) ou débris cellulaire (cellules mortes, globules rouges sénescent) dont la taille >200nm. Mécanisme 1) Formations de 2 replis de la membrane cytoplasmique (évagination) appelé « pseudopode » qui entourent progressivement la macroparticule à internaliser. 2) Fusion du bord libre des deux pseudopodes 3) Formation d’une grosse vésicule de phagocytose= phagosome (0,2 à 5um). 4) Fusion de phagosome avec les lysosomes primaires et formation d’un phagolysosome ou lysosome secondaire. 5) Dégradation des macroparticules internalisées dans le phagolysosome (les macro molécules biologique sont clivées en bio monomère qui peuvent diffuser au travers de la membrane phagolysosome vers le cytoplasme. La pinocytose= processus d’internalisation de petite particule comme les macro molécules biologique. Ce mécanisme est présent dans toutes les cellules eucaryotes. Son but est de puiser dans le milieu des éléments essentiels à la survie de la cellule et son développement. La pinocytose participe au renouvellement (turn-over) de la membrane plasmique. Il y a deux types de pinocytose : La pinocytose non spécialisée (fluide) : Même principe que la phagocytose sauf que le produit ingéré est sous forme liquide. Dans la pinocytose fluide, la capture de molécule se fait au hasard contrairement à la pinocytose spécifique. Les particules d’endocytoses (=endosomes) ont une paroi lisse et leur diamètre est < 150nm La pinocytose médiée par récepteurs ou pinocytose spécifique : Dans la majorité des cas on va capter une molécule dont on a besoin de façon spécifique. Lors de la pinocytose spécifique, il y a des récepteur (protéine transmembranaire) dont la partie extra cytoplasmique (des récepteurs) reconnait et fixe un type de molécule spécifique (ligand). Une fois le ligand fixé, la partie intra cytoplasmique du récepteur change de conformation pour être reconnu par une protéine cytoplasmique (la clathrine). La clathrine a un rôle majeur dans le processus d’internalisation en formant un « manteau » autour de la vésicule d’endocytose (=vésicules tapissées ou coated vesicle/ coated pit). Leur diamètre est < 150nm. Mécanisme 1) Fixation ligand (molécule à endocyter) par la partie extra membranaire du récepteur. 2) Rassemblement des récepteurs ayant fixé leur ligand. 3) Fixation de la clathrine sur le domaine intracytoplasmique des récepteurs. 4) Invagination de la membrane plasmique + formation d’un puit tapissé de clathrine (coated pit) 5) Formation d’une vésicule d’endocytose tapissée de coated vesicle (diamètre