Nous allons étudier la structure des membranes biologiques: le modèle de la mosaïque fluide, les protéines membranaires, l’osmose, le transport actif .
La membrane plasmique : constitue la limite séparant la cellule vivante de son environnement et présente une perméabilité sélective permettant à certaines substances de traverser plus facilement que d’autres.
Les membranes cellulaires sont des mosaïques de fluide de lipides et de protéines :
– Les phospholipides sont les lipide les plus abondants dans la membrane plasmique
– Les phospholipides sont des molécules amphiphiles, contenant des régions hydrophobes et hydrophiles.
– Le modèle de la mosaïque fluide indique qu’une membrane est une structure fluide avec une «mosaïque» de diverses protéines noyées dans la masse.
Techniques de fracture/ congélation:
– Cette technique étudie le modèle de la mosaïque du fluide de la membrane plasmatique.
– C’est une technique de préparation spécialisée qui divise la membrane tout le long de la bicouche de phospholipides.
La fluidité des membranes :
– Les phospholipides de la membrane plasmatique peuvent se déplacer dans la bicouche
– La plupart des lipides et des protéines dérivent latéralement.
– les molécules basculent rarement transversalement à travers la membrane
Les protéines membranaires et leurs fonctions:
– Les protéines périphériques sont liées à la surface de la membrane
– Les protéines intégrales pénètrent dans le noyau hydrophobe
– Les protéines intégrales qui traversent la membrane sont appelés protéines transmembranaires.
– Les régions hydrophobes des protéines intégrales constituent un ou plusieurs tronçons
Six fonctions majeures des protéines membranaires:
– transport
– activité enzymatique
– transduction de signal
– reconnaissance cellule-cellule
– joints intercellulaires
– attachement au cytosquelette et à la matrice extracellulaire
Synthèse et partialité des membranes :
– Les membranes ont une face intérieure distincte de la face externe
– La distribution asymétrique des protéines, lipides et glucides associés dans la membrane plasmatique est déterminée lorsque la membrane est construite par le RE et l’appareil de Golgi.
La structure de la membrane et sa perméabilité sélective :
– Une cellule doit échanger des molécules avec son environnement, processus commandé par la membrane plasmique
– Les membranes plasmatiques sont sélectivement perméables et régulent le trafic moléculaire de la cellule
– Des molécules hydrophobes (non polaires tels que des hydrocarbures), peuvent se dissoudre dans la bicouche lipidique et passent rapidement à travers la membrane
– Les molécules polaires tels que les sucres ne traversent pas facilement la membrane
Transport passif: diffusion à travers une membrane sans investissement d’énergie
1) La diffusion est le mouvement des molécules dans l’espace disponible de manière uniforme.
2) Bien que chaque molécule se déplace au hasard, la diffusion d’une population de molécules présente ainsi un mouvement dans un sens
3) A l’équilibre dynamique, de nombreuses molécules traversent d’une manière transversale dans l’autre sens.
Effets de l’osmose sur l’équilibre de l’eau
1) L’osmose est la diffusion de l’eau à travers une membrane sélectivement perméable.
2) L’eau diffuse à travers une membrane de la région de faible concentration en solutés vers la région plus concentrée en solutés.
Le bilan hydrique des cellules sans mur. La tonicité est la capacité d’une solution pour provoquer une cellule à gagner ou à perdre de l’eau.
La solution isotonique: la concentration du soluté est la même entre à l’intérieur et l’extérieur de la cellule, il n’y a donc aucun mouvement net de l’eau à travers la membrane plasmique
Solution hypertonique: la concentration en solutés est plus élevée à l’extérieur de la cellule qu’à l’intérieur; la cellule perd de l’eau
Solution hypotonique: la concentration en solutés est inférieur à celle à l’intérieur de la cellule; gain en eau pour la cellule.
Protéines de transport:
Les protéines de transport permettent le passage de substances hydrophiles à travers la membrane.
Des protéines appelées canaux ont une chaîne hydrophile que certaines molécules ou des ions peuvent utiliser comme un tunnel.
Protéines de canaux appelés Aquaporines facilitent le passage de l’eau.
Les protéines de transport de la diffusion facilitée accélérent le mouvement passif de molécules à travers la membrane plasmique.
Protéines de la Manche fournissent des corridors qui permettent une molécule ou ion spécifique de traverser la membrane
Les aquaporines facilitent la diffusion de l’eau, ce sont des canaux ioniques qui s’ouvrent ou se ferment en réponse à un stimulus (canaux fermée).
Le transport actif utilise l’énergie pour déplacer les solutés contre leurs gradients: Faciliter la diffusion est toujours passive cependant ces protéines de transport peuvent déplacer les solutés contre leur gradient de concentration. Le transport actif déplace les substances contre leur gradient de concentration. Ce transport nécessite de l’énergie généralement sous la forme d’ATP et est effectué par des protéines spécifiques incorporés dans les membranes.
Les pompes à ions maintiennent le potentiel de membrane: le potentiel de membrane est la différence de tension à travers une membrane. La différence de tension est créée par les différences dans les distributions des ions positifs et négatifs.
Deux forces combinées collectivement appelées le gradient électrochimique, entraînent la diffusion des ions à travers une membrane: une force chimique (fonction du gradient de l’ion) et une force électrique (l’effet du potentiel de membrane sur le mouvement de l’ion). Une pompe électrogénique est une protéine de transport qui produit une tension à travers une pompe sodium/potassium qui est la principale pompe électro génique chez les eucaryotes. La principale pompe électrogénique des plantes, des champignons et des bactéries est une pompe à protons.
Le transport en vrac par exocytose et endocytose
Les petites molécules et l’eau entrent ou sortent de la cellule à travers la bicouche lipidique ou par des protéines de transport.
Les grosses molécules, telles que les polysaccharides et les protéines, traversent la membrane en vrac par l’intermédiaire de vésicules.
Le transport en vrac nécessite de l’énergie. Dans l’exocytose, des vésicules de transport migrent vers la membrane, fusionnent avec elle et libèrent leur contenu.
Dans l’endocytose la cellule prend des macromolécules pour former des vésicules de la membrane plasmique.
