Techniques d'observation de la membrane plasmique PDF

**Techniques d\'observation de la membrane plasmique** Microscope à transmission (MET) : montre une structure triangulaire de trois brins denses séparés par un brin clair. Une gaine fibreuse est attachée au brin dense du chromosome extracellulaire, ce qui indique que les deux faces de la membrane...

**Techniques d\'observation de la membrane plasmique** Microscope à transmission (MET) : montre une structure triangulaire de trois brins denses séparés par un brin clair. Une gaine fibreuse est attachée au brin dense du chromosome extracellulaire, ce qui indique que les deux faces de la membrane plasmique ne sont pas identiques. Microscope d\'équilibrage (MEB) : montre une impression en relief, indiquant que des particules globulaires sont intégrées dans la membrane. D'autres membranes cellulaires, telles que le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, le noyau et d'autres organites, présentent également la même ultrastructure que la membrane plasmique. **Structure et fonction des membranes** Les membranes sont principalement composées de lipides et de protéines, principalement maintenus par des liaisons non covalentes. Les lipides représentent environ 50 % de la masse membranaire et presque autant pour les protéines. Les molécules lipidiques sont plus petites que les molécules de protéines, avec environ 50 molécules lipidiques pour chaque molécule de protéine dans les membranes cellulaires. Les lipides membranaires sont principalement composés de trois classes principales : les phospholipides, le cholestérol et les glycolipides. Toutes ces molécules sont amphiphiles ou bipolaires, possédant une extrémité hydrophile ou polymère et une extrémité hydrophobe ou apolymérique. Les molécules lipidiques membranaires apparaissent comme bicycliques, avec une couche interne (cytosolique ou protoplasmique) et une couche externe (exoplasmique). Les phospholipides sont les plus abondants, représentant plus de la moitié de la masse de la membrane. La couche hydrophobe est souvent composée de deux acides gras saturés et insaturés de longueur variable (entre 14 et 24 atomes de carbone). **Modèle d\'organisation membranaire basé sur des observations au microscope électronique et physico-microscopiques** La membrane est composée d\'une bicouche lipidique contenant des protéases. La région hydrophobe des molécules lipidiques correspond au pore moyen (bleu), tandis que les extrémités hydrophiles représentent les deux groupes de pores denses de la structure trilaminaire. Les protéases correspondent aux particules globulaires de la structure partielle. La membrane est fluide car elle est visqueuse et ses composants peuvent se déplacer. Protéases : Les lipides forment une double couche à l\'intérieur de la membrane, fournissant la structure de base. Les groupes phospholipides et cholestérol s\'orientent vers l\'environnement aqueux et peuvent former des interactions électrostatiques ou des liaisons hydrogène avec les molécules d\'eau. Protéases : Les protéines membranaires peuvent être classées en trois catégories : intégrées, liant les lipides et périplasmiques. Les protéines intégrées sont enfermées dans des chaînes lipidiques et sont amphiphiles. les protéines de liaison aux lipides sont liées de manière covalente à une ou plusieurs molécules lipidiques, les incorporant dans une poche membranaire et liant la protéine à la membrane. les protéines périplasmiques ou extracellulaires sont situées à l\'écart de la bicouche lipidique et sont hydrophiles. Glycoprotéines : Elles sont liées aux lipides et aux protéines uniquement sur la surface exoplasmique de la membrane. Elles forment un revêtement cellulaire protecteur appelé enveloppe cellulaire, glycocalyx ou glycolipide. La couche de glycoprotéines protège les cellules des dommages mécaniques et chimiques et confère une identité cellulaire unique grâce à sa disposition glucidique spécifique **Aperçu de la fluidité membranaire** La membrane plasmique est une structure dynamique et fluide, la plupart des molécules se déplaçant à l'intérieur de la membrane. Les phospholipides peuvent être suivis en attachant leur tête polaire à des substances fluorescentes. Les observations microscopiques montrent une diffusion latérale et des changements rapides de position avec les voisins. La diffusion transversale (ou bascule) est rare et lente, permettant aux phospholipides de se déplacer entre les axes. Les phospholipides peuvent également subir des mouvements de rotation rapides autour de leur grand axe. Les chaînes d'herbe peuvent se déplacer par flexion. **Mouvements des protéases membranaires** Les protéines membranaires comme les lipides diffusent dans la membrane. La preuve directe de cette mobilité provient d'expériences antigénétiques où certaines protéines membranaires produisent des anticorps spécifiques contre elles. Deux types de cellules ont été utilisées : des cellules sorafiennes et des cellules humaines. Les anticorps produits contre ces cellules sont marqués avec des composés fluorescents comme la fluorescéine et la rhodamine. Les cellules sont fusionnées artificiellement pour former une cellule hybride appelée hétérocaryon. Différents anticorps sont ajoutés à cet hétérocaryon après formation. Les anticorps sont fixés sur les anticorps auxquels ils correspondent. Au début, l\'hétérocaryon est partiellement formé, et après 40 minutes, les protéines sont liées à l\'intérieur de la membrane hybride, indiquant leur mouvement dans la membrane **Présentation de la technique FRAP** Utilise une méthode directe pour étudier la dynamique moléculaire dans les cellules vivantes. Connu sous le nom de « Récupération de fluorescence après photoblanchiment » (FRAP). Tout d'abord, une protéine membranaire est fusionnée avec une protéine naturellement fluorescente comme la GFP. Les cellules sont observées au microscope à fluorescence. Une zone spécifique de la surface cellulaire est traitée avec un faisceau lumineux laser pour détecter la fluorescence GFP. Après un certain temps, la fluorescence est restaurée dans la zone blanche, indiquant la mobilité de la protéine dans la membrane. **Fonctions et responsabilités des membranes** La bicouche lipidique fournit la structure de base de la membrane plasmique. Les protéines membranaires assurent la plupart des fonctions spécifiques de la membrane, qui peuvent varier en fonction du type de cellule. La membrane plasmique régule les échanges et maintient les différences essentielles entre la cellule et son environnement. Elle influence également l'adhésion cellulaire, la reconnaissance cellulaire, la formation des tissus et la communication cellulaire. **Perméabilité** La membrane plasmique contrôle les échanges de matière entre les cellules vivantes et leur environnement. Il est perméable à plusieurs solvants qui peuvent traverser les molécules lipidiques ou les protéines intégrées transmembranaires. La diffusion membranaire est « passive » et ne nécessite pas de transfert d'énergie de la cellule. La vitesse de diffusion dépend de la liposolubilité et de la taille de la substance. Les macromolécules (polysaccharides, protéines, acides nucléiques) ne traversent pas la membrane. **Perméabilité à l\'eau** La membrane plasmique est hautement perméable à l'eau, qui la traverse par osmose, un phénomène observé dans les homologies humaines **Fonctions et propriétés des membranes** La bicouche lipidique fournit la structure de base de la membrane plasmique. Les protéines membranaires assurent la plupart des fonctions spécifiques de la membrane, qui peuvent varier en fonction du type de cellule. La membrane plasmique régule les échanges et maintient les différences essentielles entre la cellule et son environnement. Elle influence également l'adhésion cellulaire, la reconnaissance cellulaire, la formation des tissus et la communication cellulaire. **Perméabilité** La membrane plasmique contrôle les échanges de matière entre les cellules vivantes et leur environnement. Il est perméable à plusieurs solvants qui peuvent traverser les molécules lipidiques ou les protéines intégrées transmembranaires. Les transporteurs et les canaux sont distincts parmi ces protéines de transport. **Transport à travers la bicouche lipidique** La bicouche lipidique limite le passage de la plupart des molécules hydrophiles en raison de son intérieur hydrophobe. Il est perméable aux molécules non électrolytiques, se déplaçant de l'environnement le plus concentré vers l'environnement le moins concentré. La vitesse de diffusion dépend de la liposolubilité et de la taille de la substance. **Perméabilité à l\'eau** La membrane plasmique est hautement perméable à l'eau, grâce à un phénomène appelé osmose. Ce phénomène est observé dans l'hémoglobine humaine. La perméabilité élevée à l'eau de la membrane est due à la présence de pores intégrés transmembranaires appelés aquaporines. **Perméabilité et transport de la bicouche lipidique** **Perméabilité aux ions** La bicouche lipidique est imperméable aux ions, mais ils peuvent traverser la membrane plasmique via des canaux transmembranaires appelés ionophores. Il s'agit d'une diffusion passive au sens de leur gradient électrochimique. Transport via des transporteurs de protéines Les transporteurs sont des protéines transmembranaires qui changent de conformation pour transporter de petites molécules spécifiques à travers la membrane. Ce transport peut être soit passif (passive) soit actif (active). **Transport passif** Certaines substances ne peuvent pas diffuser dans la phase lipidique en raison de leur nature non lipophile et de leur grande taille. Ces molécules pénètrent rapidement dans la cellule, comme le glucose, qui traverse la membrane plasmique en se combinant à une protéine membranaire spécifique. **Transport actif** Certaines substances traversent la membrane plasmique à contre-courant de leur gradient de concentration. Cela se fait grâce à des transporteurs sélectifs utilisant une source d'énergie. **Transport primaire** Les ions sont présents dans la cellule à des concentrations déterminées qui peuvent différer de l'environnement extracellulaire. Cette différence est maintenue par une pompe Na+-K+-ATPase, qui pompe le Na+ de l'extérieur et le K+ de l'intérieur de la cellule. **Transports secondaires** Le gradient électrochimique créé par le transport primaire peut devenir une source d'énergie pour le transport d'autres substances. C'est ce qu'on appelle le « transport secondaire ». Types de transport membranaire Uniport : Un seul type de solution est transporté passivement dans une direction. Cotransport : Au moins deux substances différentes sont transportées, l'une dans le sens de leur gradient de concentration et l'autre à contre-courant. **Spécificité cellulaire et transfert d\'information chez les animaux** ***Spécificité cellulaire*** Des cellules d\'un même type peuvent se reconnaître grâce à la structure moléculaire de leur surface. in vitro, des cellules d\'organes embryonnaires comme le foie ou le rein peuvent se dissocier dans un environnement pauvre en calcium. Lorsqu\'elles sont mélangées au calcium, les cellules des deux organes vont se séparer, avec les cellules hépatiques et les cellules rénales. Cela est dû à la présence de protéines spécifiques dans leurs membranes. **Transfert d\'information chez les animaux** La membrane plasmique joue un rôle dans les deux mécanismes fondamentaux de transmission : humorale et nerveuse. La transmission humorale se fait par l\'intermédiaire de molécules de signalisation comme les hormones, qui sont acheminées des cellules qui les sécrètent vers des cellules distantes. Dans les cellules nerveuses, la membrane plasmique joue un rôle dans le transfert d\'information à plusieurs niveaux. Le courant électrique potentiel qui parcourt l\'axone est créé au niveau de la membrane plasmique. Pour que l\'information soit transmise à une cellule postsynaptique, celle-ci doit posséder des récepteurs spécifiques. **Spécialisation de la membrane plasmique** La spécialisation est une différenciation ou une transformation structurelle ou morphologique qui confère à la cellule une fonction spécifique. Les microvillosités et les invasions augmentent la surface de la membrane plasmique et augmentent les échanges avec l\'extérieur. Les contacts intercellulaires sont réalisés par les protéines membranaires qui diffèrent selon le type de connexions. **Biogenèse de la membrane plasmique** La membrane plasmique se renouvelle continuellement. Les lipides amphiphiles sont synthétisés au niveau des membranes du réticulum endoplasmique lisse. Les protéines intercellulaires sont synthétisées par les ribosomes libres du cytosol. Les protéines externes et intégrées sont synthétisées par les ribosomes fixés sur les membranes du réticulum endoplasmique rugueux. **Contacts entre cellules végétatives** Les cellules végétatives sont reliées par une paroi rigide, perméable et rigide, la paroi pectocellulosique. La paroi est composée de cellulose, d\'hémicellulose, de substances pectiques et de protéines.