Cours 10 Biologie Cellulaire 101-SN1-RE PDF 2024

Biologie Cellulaire 101-SN1-RE Cours 10 Chapitre 7 Transport membranaire Automne 2024  Plan du cours 1. Structure de la membrane plasmique 1.1 Phosphoglycérolipides 1.2 Glucides 1.3 Cholestérol 2. Fonctions de la membrane plasmique 3. Protéines...

Biologie Cellulaire 101-SN1-RE Cours 10 Chapitre 7 Transport membranaire Automne 2024  Plan du cours 1. Structure de la membrane plasmique 1.1 Phosphoglycérolipides 1.2 Glucides 1.3 Cholestérol 2. Fonctions de la membrane plasmique 3. Protéines membranaires 4. Transport passif 4.1 Diffusion simple 4.2 Diffusion facilitée 4.3 Osmose 5. Transport actif 5.1 Pompe ionique 5.2 Exocytose 5.3 Phagocytose 5.4 Endocytose Structure de la membrane plasmique  1. Structure Sont enchâssés dans la membrane : Glucides : reconnaissance intercellulaire Cholestérol : fluidité à basse température Protéines : plusieurs fonctions 1. La membrane cytoplasmique (cellulaire ou plasmique) Fonction : Règle le passage des substances qui entrent et qui sortent de la cellule, sépare l’intérieur de l’extérieur. Composition : A) Les lipides 1- 75% de phospholipides (phosphoglycérolipides) Forme une double couche La tête est hydrophile Les queues sont hydrophobes 2- 20% de cholestérol Renforcent la membrane 3- 5 % de glycolipides Fonction pour l’adhésion des cellules l’une à l’autre communication entre cellules croissance des tissus Trouvés seulement à l’extérieur de la membrane  B) Les protéines 1- Intégrales (transmembranaire) Ont différentes fonctions comme canaux transporteurs récepteurs enzymes 2- Périphériques Internes ou externes Peuvent être structurales ou des enzymes  7.1 Les protéines membranaires et leurs fonctions 2 grandes classes de protéines membranaires : 1) Périphériques (Ne pénètrent pas dans la membrane) Souvent rattachées à des protéines intramembranaires intégrine microfilaments 2) Protéine intégrale ou transmembranaire - Pénètrent dans la membrane - Protéine transmembranaire : passe d’un côté à l’autre de la membrane - Structure en hélice alpha s’insérant dans la partie hydrophobe de la membrane (Acides aminés hydrophobes) 1.1 Phosphoglycérolipides Constituant principal Double couche (orientation spontanée) Molécule amphipathique Organisation spontanée, stable, extensible, souple, résistante et étanche. Sa structure influence la fluidité des membranes Queues insaturées : présentent des inflexions, ↓entassement, ↑fluidité  1.2 Glucides Peuvent se fixer aux : – Protéines (glycoprotéines) – Sucres + lipides = glycolipides Permettent la reconnaissance intercellulaire: Ex.: formation de tissu ou reconnaissance de cellule étrangère  1.3 Cholestérol Rôle dans la fluidité de la membrane  fluidité à 37°C Empêche la solidification à basses températures  2. Fonctions de la membrane Frontière entre le cytosol et le milieu interstitiel (milieu dans lequel baigne les cellules) – Milieu différent à l’intérieur de la cellule Permet les échanges – Perméabilité sélective (semi-perméable) – Absorption de nutriments – Rejet de déchets  Protéines transmembranaires Permet l’union entre les cellules – Grâce aux glycoprotéines et aux glycolipides ***La plus grande partie des fonctions spécialisées de la membrane sont assurées par ces protéines  3. Protéines membranaires 1. Protéines de transport Canal Passif Un seul type de soluté Souvent un canal hydrophile  3. Protéines membranaires 1. Protéines de transport Transporteur Se lie au soluté Porte le soluté de part et d’autre de la membrane Une seule substance ou plusieurs substances fortement apparentées  3. Protéines membranaires 2. Enzymes (ex.: lactase dans l’intestin grêle) – Catalysent une réaction à l’intérieur ou à l’extérieur de la cellule  3. Protéines membranaires 3. Protéines réceptrices (transduction des signaux) – Site de liaison d’un messager chimique (hormone, anticorps, etc.)  3. Protéines membranaires 4. Reconnaissance intercellulaire – Glycoprotéines – Étiquette des cellules  3. Protéines membranaires 5. Adhérence cellulaire – Liaison entre 2 protéines intermembranaires de cellules adjacentes – Permet la formation de tissus  3. Protéines membranaires 6. Fixation – Liaison au cytosquelette et à la matrice extracellulaire – Maintient la forme cellulaire et la stabilité de certaines protéines intermembranaires.  4. Transport passif 3 types de transport passif : – Diffusion simple : à travers les PGL – Diffusion facilitée : à l’aide d’une protéine membranaire – Osmose : diffusion facilitée de l’eau  4. Transport passif Diffusion : Tendance qu’ont les substances à se répartir uniformément dans un milieu. Figure 3.3, p.68, Marieb  4. Transport passif La majeure partie des transports membranaires se fait par transport passif. – Pas besoin d’énergie – Selon le gradient de concentration (différence de concentration de part et d’autre de la membrane) Déplacement du côté le plus concentré vers le côté le moins concentré  4. Transport passif Les molécules se déplacent aléatoirement, mais il y a un mouvement net selon leur gradient de concentration ↓ Atteinte d’un équilibre dynamique (autant de mouvement de part et d’autre) Le passage à travers la membrane Passif : Pas de dépense d’énergie 1. La diffusion simple Selon le gradient de concentration (thé) Diffusion de part et d’autre de la membrane sans l’aide de protéine. Quelles substances peuvent traverser la membrane par diffusion simple? Déplacement des molécules à travers la membrane plasmique Diffusion simple: – Molécules pouvant traverser la membrane Petites Liposolubles – Déplacement selon le gradient de Le neurone consomme bcp d’oxygène O2 pour concentration permettre à ses mitochondries de générer de l’énergie (ATP) lors de la respiration cellulaire. Le dioxyde de carbone CO2 est un déchet de la respiration cellulaire, il diffuse hors de la cellule 30  4.2 Diffusion facilitée Le passage des substances est facilité par une protéine. 2 types : – Protéine canal – Protéine transporteur  4.2 Diffusion facilitée Canal protéique : – Spécifique au substrat – Couloir hydrophile – Signaux chimiques ou physiques d’entrée Ex.: Canal ionique ou aquaporines (eau)  4.2 Diffusion facilitée Protéine transporteur – Pour les substances trop grosses pour utiliser les canaux – Ne change pas la conformation du substrat – Peut-être saturée ou inhibée  4.2 Diffusion facilitée Liaison à la substance ↓ Changement de conformation de la protéine transporteur ↓ Largage à l’intérieur de la cellule  Perméabilité sélective 1, 2 et 3 4 4 Facteurs de perméabilité: Pour passer les molécules doivent être: 1. Liposolubilité Non polaires 2. La dimension Petites 3. La charge Non chargées 4. La présence de canaux et de transporteurs Sinon, elles utilisent des protéines  4.3 Osmose Déplacement d’eau d’une zone moins concentrée en soluté vers une qui est plus concentrée  4.3 Osmose Diffusion facilitée de l’eau par les aquaporines (protéine transmembranaire spécifique pour l’eau) Solution hypertonique Solution hypotonique Solution isotonique  X = une molécule de soluté Solutions isotoniques X L’eau de mer L’eau du robinet X X X est________ par X est ________ par X X rapport à l’eau du X rapport à l’eau X X robinet. distillée. X X X X X X X X X X Solution hypertonique Solution hypotonique Effet de l’osmose  Les effets de l’osmose sur l’équilibre hydrique Unicellulaires (comme les Protistes) vivant en eau douce (milieu hypotonique) ont des adaptations pour faire de l’osmorégulation: Vacuole pulsatile  Plasmolyse: https://www.youtube.com/watch?v=zN5ypcbpEqc Osmose: https://www.youtube.com/watch?v=Zo7tzGg_fOA&list=PLGzHVn ux6oLg2blJPYvBBEyX3Cs7EStno  5. Transport actif À l’aide de protéines de transport spécifiques ou de vésicules – Besoin d’énergie – Contre le gradient de concentration 4 types: – Pompe ionique : H+, Na+/K+ (voir diapo suivante) – Exocytose – Phagocytose Transport des macromolécules – Endocytose et des particules 7.4 Énergie nécessaire au transport actif Transport actif: Contre gradient concentration  nécessite énergie Molécule qui fournit l’énergie : ATP Phosphorylation d’une protéine entraîne un changement de conformation Exemples de pompes Pompe Na+/K+ Pompe à protons (H+) Pompes H+—K+ Pompes à Ca++ Pompes à Cl- Ex: fibrose kystique (p.287)  Cl- ≠ expulsé de la ¢: mucus épais car Cl- attire Na+ dans ¢  par osmose, ¢ absorbe l’eau du mucus qui la recouvre (devient visqueux) 5.1 Pompe ionique  Fonctions diverses découlant de la pompe sodium/potassium Chez l’humain, 40% de l’énergie d’une cellule type active cette pompe. Exemples de rôles: Impulsions électriques dans les nerfs. Régularise le contenu hydrique des cellules. Contraction musculaire. Absorption de nourriture dans le tube digestif. Formation d’urine par les reins. Pourquoi serait-il nécessaire de se déplacer contre un gradient de concentration?  7.4 Le maintien du potentiel de membrane par les pompes ioniques 2 principaux facteurs qui contribuent au potentiel négatif de la membrane: Gros anions dans la cellule protéines et autres macromolécules (au pH cellulaire) Pompes membranaires Pompes Na+/K+ (2K+ entrent, 3 Na+ sortent)  bilan: cytoplasme négatif d’où le voltage négatif de -70 mv  Pompe électrogène (à protons, H+) Ex: venin de tarentule  pompes à K+, Na+, Cl-, Ca++ sont affectées  engourdissements, paralysie, convulsions  5.2 Exocytose - Sécrétion de macromolécules - Fusion des vésicules de sécrétion avec la membrane plasmique Figure 7.10, p.134  5.3 Phagocytose La cellule engloutit des grosses particules solides telles que veilles cellules, bactéries, virus. C’est un mécanisme de défense essentiel qui contribue à protéger l’organisme contre les maladies.  5.4 Endocytose Entrée de substances par invagination de la membrane Pinocytose : Endocytose par récepteur absorption de gouttelettes interposé : absorption de liquide interstitiel spécifique grâce à des ligands (Fe, cholestérol)  Déplacement des molécules dans une solution Déplacement par diffusion. Faible Forte concentration de la concentration molécule de la molécule Diffusion: Tendance des substances à se répartir uniformément dans un milieu. Gradient de concentration Déplacement selon leur gradient de concentration. À travers une membrane: ATP – Transport passif: transport en suivant le gradient de concentration (ne consomme pas d’énergie) – Transport actif: transport contre le gradient de concentration qui consomme de l’énergie (ATP) 52  Récapitulons… Transport Direction Besoin Actif ou Moyen pour d’énergie? passif? traverser la membrane Diffusion simple Diffusion facilitée Pompes Endocytose Exocytose 54