Biologie cellulaire I Flashcards
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Q
Un agoniste est une molécule interagissant avec un récepteur membranaire et activant celui-ci. L’agoniste imite en général le messager qui se lie habituellement avec le récepteur en question. Il peut être plus ou moins sélectif pour un type de récepteur.
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1
Q
un ligand (du latin ligandum, liant) est une molécule qui se lie de manière réversible sur une macromolécule ciblée, protéine ou acide nucléique, jouant en général un rôle fonctionnel : stabilisation structurale, catalyse, modulation d’une activité enzymatique, transmission d’un signal = toute molécule se liant à un récepteur
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2
Q
Algogène = qui provoque la douleur
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3
Q
La polarité est la caractéristique d’une molécule dont les charges négatives et positives sont concentrées les unes à l’opposé des autres, aux deux extrémités de la molécule
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4
Q
L’électronégativité est à l’origine de la polarité de certaines molécules. Une molécule polaire est caractérisée par son moment dipolaire : plus celui-ci est élevé, plus la molécule est polaire (il est nul pour les molécules apolaires).
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5
Q
La polarité (ou non) d’une molécule influe sur ses caractéristiques, par exemple les molécules polaires sont facilement solubles dans d’autres composés polaires et pratiquement insolubles dans des composés apolaires
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6
Q
L’électronégativité d’un élément est une grandeur qui caractérise sa capacité à attirer les électrons lors de la formation d’une liaison chimique avec un autre élément.
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6
Q
La différence d’électronégativité entre ces deux éléments détermine la nature de la liaison covalente : Liaison non-polaire lorsque la différence est faible, liaison polaire quand la différence est forte, et ionique quand la différence est tellement forte qu’un des éléments a attiré complètement les électrons: les atomes sont devenus des ions et portent des charges électriques entières
A
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8
Q
Les phosphoglycérolipides sont les lipides les plus abondants dans la plupart des membranes à cause de leur structure moléculaire même
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8
Q
Un composé hydrophobe, n’a pas la capacité de créer des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau. Il est aussi souvent apolaire, ou de faible polarité, ce qui signifie qu’il ne peut pas faire d’interactions électrostatiques avec l’eau, de type dipôle permanent/dipôle permanent (forces de Keesom) (l’eau étant très polaire, elle cherche à interagir avec des molécules polaires).
A
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9
Q
Un phosphoglycérolipide est une molécule amphipathique, qui se caractérise par la présence de deux régions particulières. L’une est hydrophile ; elle est constituée d’un phosphate et d’un autre groupement et elle forme la « tête » de la molécule. L’autre est hydrophobe et se compose de deux chaînes hydrocarbonées semblables à des queues
A
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10
Q
Un phospholipide est un lipide amphiphile, c’est-à-dire constitué d’une « tête » polaire (hydrophile) et de deux « queues » aliphatiques (hydrophobes). La plupart des phospholipides sont les phosphoglycérides, dont la tête s’organise autour d’un résidu glycérol-3-phosphate estérifié par une molécule polaire, et les deux queues sont les chaînes aliphatiques de deux acide gras.
A
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11
Q
Chaque chromosome contient une longue molécule d’ADN associée à de nombreuses protéines. Certaines de ces protéines facilitent l’enroulement de la molécule d’ADN de chaque chromosome pour lui permettre de se loger dans le noyau
A
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12
Q
Le complexe d’ADN et de protéines qui forme les chromosomes s’appelle chromatine. C’est aussi la partie d’un chromosome d’une cellule qui n’est pas en train de se diviser
A
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13
Q
Le peroxyde d’hydrogène, communément appelé eau oxygénée, est un composé chimique de formule H₂O₂. Il s’agit d’un liquide clair, légèrement plus visqueux que l’eau, incolore en solution, aux puissantes propriétés oxydantes
A
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14
Q
Le peroxyde d’hydrogène existe naturellement chez les êtres vivants comme sous-produit de la respiration cellulaire. Tous les organismes aérobies possèdent des enzymes, appelées peroxydases, qui catalysent la dismutation de H₂O₂ en H₂O et O₂
A
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15
Q
Le réticulum endoplasmique modifie les protéines, produit des macromolécules et transfère des substances vers l’appareil de Golgi via des vésicules
A
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16
Q
Une partie du RE est couverte de ribosomes qui assemblent les acides aminés en chaînes protéiques suivant l’information venue du noyau. L’apparence rugueuse de ces parties au microscope électronique leur vaut la qualification de RE granuleux (REG ou RER). Les parties sans ribosomes sont appelées RE lisse (REL)
A
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17
Q
Les ribosomes sur le REG insèrent la protéine synthétisée directement dans la lumière du RE, où elles acquièrent leur configuration avant de gagner l’appareil de Golgi
A
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18
Q
Le réticulum endoplasmique rugueux (RER), ou granuleux (REG), assemble et transporte les protéines destinées aux membranes et à la sécrétion. Quelques minutes après la synthèse des protéines, la plupart gagnent l’appareil de Golgi dans des vésicules golgiennes. Au sein du REG les protéines peuvent être modifiées, repliées et leur qualité « contrôlée »
A
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19
Q
Le REG est le site de la traduction et du repliement lors de la synthèse des protéines
A
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20
Q
REG : En microscopie électronique, on remarque que le REG porte à sa surface une multitude de petits granules. Ce sont des ribosomes en pleine synthèse protéique fixés à la surface externe du réticulum. Les protéines qu’ils synthétisent sont injectées dans la lumière du réticulum via un pore aqueux, nommé Sec61. Une fois dans la lumière, les protéines subissent une maturation, puis elles sont envoyées vers l’appareil de Golgi. Si des protéines sont mal repliées, elles sont éliminées par le protéasome
A
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21
Q
REG : Une fois dans le Golgi, elles peuvent subir une modification post-traductionnelle (clivage de précurseur, glycosylation, sulfatation ou encore phosphorylation), puis sont ensuite envoyées par des vésicules vers les lysosomes, la membrane plasmique ou le milieu extracellulaire (sécrétion). Elles peuvent aussi rester dans le Golgi, ou retourner dans le REG.
A
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22
Q
Le réticulum endoplasmique lisse (REL) intervient dans plusieurs processus métaboliques. Il participe à la synthèse de lipides (phospholipides membranaires,cholestérol, stéroïdes…) et joue un rôle pour le début de la glycosylation, la détoxification des cellules et le stockage du calcium. Dans certains types cellulaires le REL spécialisé pour le stockage du calcium est appelé calciosome ou, dans les cellules musculaires, réticulum sarcoplasmique
A
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23
REL : Ses fonctions sont très diversifiées. Il peut s'agir tout d'abord d'une zone de réticulum granuleux mais où ne s'exerce encore aucune synthèse. C'est aussi une zone de transit entre les régions de synthèse protéique et celles où elles sont excrétées. Mais d'autres endroits assurent la synthèse des lipides membranaires. Ces lipides seront intégrés à des vésicules d'exocytose qui fourniront leurs lipides à la membrane en fusionnant avec elle
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REL : Une autre fonction très importante du réticulum endoplasmique lisse est de réguler le calcium intracellulaire. Le calcium est en effet un poison pour la plupart des processus métaboliques, la cellule en contient donc le minimum. Or ce calcium est utilisé comme signal par certains des récepteurs membranaires. Comme il y en a très peu dans la cellule, il suffit de peu d'ions pour augmenter la concentration dans des proportions élevées
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REL : Le calcium permet entre autres de déclencher la contraction musculaire, le potentiel d'action ou l'exocytose et même la fusion des pronuclei lors de la fécondation. La cellule doit donc maintenir une concentration intracellulaire de calcium très basse, tout en s'assurant qu'il y en a assez pour le signal calcique, et ensuite évacuer le calcium du signal le plus vite possible pour permettre l'arrivée d'un nouveau signal, tout en évitant que la concentration augmente trop et atteigne le seuil létal
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REL : Certaines zones du réticulum lisse participent à la régulation du calcium en constituant une réserve de calcium pour le signal et en récupérant le calcium cytoplasmique, puis en évacuant l'excès de calcium vers le milieu extérieur
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Fonctions du RE : Stockage et concentration de molécules. Il le fait par endocytose, par pinocytose, ou à partir de substances élaborées par la cellule. On note par exemple l'accumulation dans les vacuoles du RE des plasmocytes, d'immunoglobulines
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Fonctions du RE : Rôle de détoxification, avec la transformation de molécules toxiques en molécules atoxiques, en partie grâce au cytochrome P450. Cela a surtout lieu dans le rein et le foie
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Fonctions du RE : Rôle dans le métabolisme du calcium. Le calcium est stocké dans le RE. La régulation du calcium avec l'Inositol-triphosphate (IP3) notamment, joue un rôle dans le contrôle de la prolifération cellulaire, dans l'apoptose, et le métabolisme cellulaire.
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Fonctions du RE : Sécrétion d'H+ et Cl- par les cellules bordantes de l'estomac et de ces boyaux
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Fonctions du RE : Production de biomembrane : le REG produit des vésicules (dites de 'transition'), qui engendrent l'appareil de Golgi, ce dernier produira des vésicules de sécrétion, à l'origine de l'exocytose. La membrane de ces vésicules sera en fin de compte incorporée à la membrane plasmique, ainsi régénérée en permanence
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Les ribosomes : des usines de protéines > Les ribosomes, des complexes constitués d'ARN ribosomique et de protéines, sont les composants cellulaires qui synthétisent les protéines. Les cellules qui synthétisent beaucoup de protéines se démarquent par leur grand nombre de ribosomes. Ainsi, une cellule pancréatique humaine possède quelques millions de ribosomes. Il n'est donc pas étonnant que les cellules qui s'activent dans la synthèse protéique soient dotées d'un nucléole volumineux.
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Les enzymes du réticulum endoplasmique lisse jouent un rôle important dans la synthèse des lipides, notamment des graisses, des phosphoglycérolipides et des stéroïdes.
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Parmi les stéroïdes produits par le réticulum endoplasmique lisse des cellules animales, on compte les hormones sexuelles des Vertébrés et les diverses hormones stéroïdes sécrétées par les glandes surrénales
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Les cellules spécialisées qui synthétisent et sécrètent ces hormones, celles des testicules et des ovaires, par exemple, sont riches en réticulum endoplasmique lisse, une caractéristique structurale conforme à leur fonction
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La consommation de barbituriques, d'alcool et de bien d'autres substances entraîne une prolifération du réticulum endoplasmique lisse et de ses enzymes de détoxication, augmentant du même coup le taux de détoxication. À cause de cela, l'organisme acquiert une plus grande tolérance aux produits en question ; autrement dit, le sujet doit ingérer des doses croissantes pour ressentir les mêmes effets
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Les protéines de sécrétion quittent le RE emballées dans des vésicules de transport ; celles-ci se détachent d'une région spécialisée appelée réticulum endoplasmique de transition
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En plus de fabriquer des protéines de sécrétion, le RE rugueux fait croître sa propre membrane en y ajoutant des protéines et des phosphoglycérolipides
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À leur sortie du réticulum endoplasmique, beaucoup de vésicules de transport se dirigent vers l'appareil de Golgi (ou complexe de Golgi). On peut comparer ce dernier à un centre de réception, d'entreposage, de triage, d'expédition et même, dans une certaine mesure, de fabrication. Les produits du réticulum endoplasmique y sont modifiés, entreposés, puis expédiés vers d'autres destinations
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L'appareil de Golgi présente une nette polarité structurale : les membranes des citernes situées aux extrémités opposées d'un empilement n'ont ni la même épaisseur ni la même composition moléculaire. Les deux pôles d'un empilement s'appellent face cis et face trans ; ils ont respectivement pour fonction de recevoir et d'expédier les matières
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Selon les études récentes, l'appareil de Golgi est une structure dynamique dont les saccules, constamment produits, se déplacent de la face cis à la face trans, transportant et modifiant leur cargaison de protéines au fil de leur déplacement
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Avant d'émettre des vésicules de sécrétion par sa face trans, l'appareil de Golgi doit trier ses produits et déter miner leur destination. Cette opération est facilitée par une sorte d'apposition d'étiquettes moléculaires, comme des groupe-ments phosphate, qui jouent un peu le même rôle qu'un code postal dans une adresse. On croit que les vésicules de sécrétion provenant de l'appareil de Golgi portent des molé-cules externes qui reconnaissent les sites récepteurs spécifiques à la surface des organites ou sur la membrane plasmique, ce qui permet de les cibler
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L'appareil de Golgi assure un contrôle précis sur les protéines qui le quittent. D'abord, il s'assure que les protéines nécessaires au fonctionnement du réticulum endoplasmique seront retournées par un flux rétrograde vers ce dernier
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Ensuite, il existe deux types de sécrétions pour les protéines dans l'appareil de Golgi. La sécrétion constitutive est généralement dirigée vers la membrane plasmique. Cette sécrétion ne nécessite aucun signal. La sécrétion contrôlée, comme son nom l'indique, nécessite un signal. Ce principe permet de contrôler l'exportation de ces protéines
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Un lysosome est un sac membraneux rempli d'une cinquan-taine d'enzymes hydrolytiques qui digèrent (hydrolysent) toutes sortes de macromolécules. Les enzymes lysosomiales ont une efficacité maximale dans le milieu acide des lysosomes, à un pH de 5 environ. Si un lysosome fuit ou se désagrège, ses enzymes deviennent inactives dans le milieu neutre du cytosol. Néanmoins, un écoulement excessif d'enzymes dû à la fuite de plusieurs lysosomes à la fois peut détruire une cellule
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La membrane plasmique du lysosome laisse passer les particules nutritives en formant des vacuoles. Chacune de celles-ci se détache de la membrane, puis fusionne avec un lysosome, qui en digère le contenu grâce à ses enzymes. Les produits de la digestion, dont les glucides simples, les acides aminés et d'autres monomères, retournent dans le cytosol et fournissent à nouveau de la matière et de l'énergie à la cellule
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Le lysosome a aussi pour fonction de recycler la matière organique intracellulaire, un processus appelé autophagie. Au cours de ce processus, un organite défectueux ou endom-magé ou une petite quantité de cytosol s'entourent d'une double membrane (d'origine inconnue) et forment une vési-cule, appelée autophagosome, qui fusionne avec un lyso-some. Ce dernier, à l'aide de ses enzymes, décompose la matière organique ingérée en monomères, lesquels peuvent retourner dans le cytosol et être réutilisés
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Grâce à l'autophagie, la cellule se renouvelle sans cesse. Une cellule hépatique humaine, par exemple, recycle la moitié de ses macromolécules chaque semaine. L'autophagie peut aussi constituer une façon pour la cellule de se procurer des nutriments et de l'énergie lorsque ceux-ci font défaut
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Les maladies de surcharge comprennent un groupe de troubles héréditaires qui perturbent le métabolisme lysosomial. Elles se caractérisent par l'absence d'une des enzymes hydrolytiques actives normalement présentes dans les lysosomes. Les lysosomes des personnes atteintes s'engorgent de substrats non utilisables, ce qui nuit aux autres fonctions cellulaires. Chez les personnes souffrant de la maladie de Tay-Sachs, par exemple, une lipase (une enzyme digérant les lipides) est absente ou inactive, et l'accumulation de lipides dans les cellules nerveuses entrave le fonctionnement de l'encéphale
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Les vacuoles sont de grosses vésicules provenant du réticu-lum endoplasmique et de l'appareil de Golgi ; elles font donc partie intégrante du réseau intracellulaire de membranes
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Comme toutes les membranes cellulaires, la membrane vacuolaire transporte les ions de manière sélective, ce qui explique que la composition de la solution contenue dans la vacuole diffère de celle du cytosol
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La vacuole est un organite surtout présent dans la cellule végétale, les pollens, les cellules fongiques, mais pas toujours dans la cellule animale. En général, ses fonctions sont liées à des mécanismes de défenses : endocytose des organites vieillis, stockage de l'eau et de molécules de défense, stockage transitoire des glucides/protéines/lipides, rôle dans la pression de tugescence, isolement de composants potentiellement nocifs pour la cellule
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Les vacuoles protègent certaines plantes contre les herbivores ou les champignons en stockant des composés désagréables au goût ou des substances toxiques. Par ailleurs, certaines vacuoles végétales contiennent des pigments (comme les pigments rouges et bleus qui attirent les insectes pollinisateurs vers les pétales des fleurs)
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Les mitochondries sont le site de la respiration cellulaire aérobie, un processus métabolique qui utilise de l'oxygène pour produire de l'ATP en extrayant l'énergie des glucides, des lipides et d'autres sub stances
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Les chloroplastes, des organites propres aux Végétaux et aux Algues, sont le site de la photosynthèse. Ils convertissent l'énergie solaire en énergie chimique en absorbant la lumière et en l'utilisant pour procéder à la synthèse de composés organiques comme les glucides à partir de dioxyde de carbone et d'eau
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C'est dans les mitochondries que l'énergie fournie par les molécules organiques est récupérée sous forme d'ATP (énergie contenue dans la liaison phosphoanhydride), la source principale d'énergie pour la cellule eucaryote, par le processus d'oxydation phosphorylante.
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Les peroxysomes permettent la détoxification de la cellule (par dégradation du peroxyde d'hydrogène très toxique produit par les peroxysomes grâce à l'importation de dioxygène provenant des mitochondries, par dégradation des acides gras à très longue chaîne et par synthèse d’acides gras polyinsaturés)
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Les peroxysomes contiennent plus d'une cinquantaine d'enzymes qui transfèrent l'hydrogène de divers substrats à du dioxygène. Les enzymes qui produisent du peroxyde d'hydrogène et celles qui en disposent sont séquestrées loin des autres composantes cellulaires, qui pourraient être endom-magées par ce composé très actif
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Protéasome ( I ) : la fonction principale est de dégrader les protéines mal repliées, dénaturées ou obsolètes de manière ciblée. Cette dégradation se fait par protéolyse, une réaction chimique qui coupe les liaisons peptidiques et qui est effectuée par des enzymes appelées protéases.
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Protéasome ( II ) : La protéine est ainsi découpée en peptides longs de 7 à 9 acides aminés qui seront ensuite hydrolysés hors du protéasome et recyclés. Les protéines sont marquées pour la dégradation par une protéine appelée ubiquitine. Ce marquage est réalisé par l'action coordonnée de trois types d'enzymes
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Protéasome ( III ) : Une fois le marquage par une première molécule d'ubiquitine réalisé, d'autres ubiquitines vont être rajoutées à sa suite. Il faudra une chaîne d'au moins quatre ubiquitines pour que le protéasome 26S reconnaisse la protéine à dégrader. Il existe un compartiment pour celui-ci
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La dégradation protéasomale est un élément essentiel de nombreux processus cellulaires, notamment le cycle cellulaire, l'expression génétique et la réponse au stress oxydatif
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L'ubiquitine est une protéine de 76 acides aminés servant, elle-même, de marqueur de protéines à éliminer. Elle est ainsi appelée parce qu'elle est localisée dans tous les compartiments subcellulaires de toutes les cellules des organismes, elle est dite ubiquitaire
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Comme toutes les membranes biologiques, la membrane plasmique présente une perméabilité sélective ; autrement dit, elle se laisse traverser plus facilement par certaines substances que par d'autres. Absorption sélective des nutriments et élimination des déchets
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Les membranes doivent rester fluides pour exercer adéquatement leurs fonctions ; habituellement, elles sont aussi fluides que l'huile végétale dont on se sert pour faire la cuisine. Lorsqu'elles se solidifient, leur perméabilité change et certaines de leurs enzymes sont inactivées (notamment si leur rôle exige qu'elles se déplacent latéralement dans la membrane)
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Dans l'ensemble, la sélection naturelle semble avoir favorisé les organismes dont les membranes contiennent une combinaison de lipides qui assure la fluidité membranaire requise par leur environnement : les Crustacés vivant dans des eaux traversées par le courant froid du Labrador concentrent davantage de cholestérol dans leurs membranes cellulaires afin d'en préserver la souplesse ; chez les Végétaux qui tolèrent les grands froids, le pourcentage de phosphoglycérolipides insaturés augmente à l'automne, ce qui empêche les membranes cellulaires de se solidifier durant l'hiver
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La membrane plasmique et les membranes des différents organites possèdent chacune leur propre ensemble de protéines et celuici varie selon le type de cellule
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Les protéines intramembranaires sont insérées dans la membrane ; elles s'y enfoncent assez profondément pour que leurs parties hydrophobes soient entourées par les parties hydrocarbonées des lipides
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Beaucoup de protéines intramembranaires sont dites transmembranaires parce qu'elles traversent la membrane de part en part, mais ce n'est pas le cas de toutes
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La partie hydrophobe des protéines intramembranaires contient au moins une séquence d'acides aminés non polaires qui peut adopter une forme en hélice alpha ou en feuillet plissé bêta
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Les protéines périphériques, quant à elles, ne pénètrent pas du tout dans la membrane ; ce sont des appendices attachés à la surface membranaire. Ils sont arrimés aux parties émergentes des protéines intramembranaires (par l'intermédiaire de liaisons non covalentes) ou à des lipides membranaires (par des liaisons covalentes)
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Les protéines de la membrane plasmique. Il faut savoir que les protéines membranaires d'une seule cellule peuvent remplir plusieurs fonctions et qu'une seule protéine peut jouer plusieurs rôles. En ce sens, les membranes sont des mosaïques fonctionnelles autant que structurales
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Les molécules hydrophobes (non polaires) comme les hydrocarbures, le dioxyde de carbone et l'oxygène se dissolvent dans la bicouche de la membrane et la traversent lentement mais aisément, sans l'aide de protéines membranaires. Toutefois, la partie interne, hydrophobe, de la membrane empêche les ions et les molécules polaires, qui sont hydrophiles, de passer directement à travers la membrane
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Les molécules polaires comme le glucose et d'autres sucres ne traversent que très lentement la bicouche phospholipidique ; même l'eau ne franchit pas facilement la bicouche
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Synthèse des constituants membranaires ( I ) : la synthèse des protéines et des lipides membranaires se déroule dans le réticulum endoplasmique (RE). Des glucides (en vert) s'ajoutent aux protéines transmembranaires (en violet), ce qui les transforme en glycoprotéines. Les portions glucidiques peuvent alors être modifiées
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Synthèse des constituants membranaires ( II ) : À l'intérieur de l'appareil de Golgi, les glycoprotéines subissent d'autres modifications; les lipides s'associent avec des glucides, devenant des glycolipides
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Synthèse des constituants membranaires ( III ) : Les glycoprotéines, les glycolipides membranaires et les protéines de sécrétion sont transportés dans des vésicules jusqu'à la membrane plasmique
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Synthèse des constituants membranaires ( IV ) : À mesure que les vésicules fusionnent avec la membrane plasmique, une continuité s'établit entre leur couche externe et la couche cytoplasmique (interne) de la membrane plasmique, ce qui libère les protéines de sécrétion de la cellule (processus appelé exocytose) et place les glucides des glycoprotéines et des glycolipides sur la couche extracellulaire (externe) de la membrane plasmique
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Certaines protéines de transport, les protéines-canaux, remplissent leur fonction en servant de canal à différentes substances. Par exemple, le passage de molécules d'eau à travers la membrane de certaines cellules est grandement facilité par des protéines-canaux appelées aquaporines
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Une perméase de la membrane plasmique des globules rouges transporte le glucose à travers la membrane 50 000 fois plus rapidement qu'elle le ferait en l'absence de mécanisme. Ce « véhicule à glucose » est si spécifique qu'il ne transporte même pas le fructose, qui est pourtant un isomère structural du glucose
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Les molécules de O2 et de CO2 peuvent toutes deux traverser une bicouche de phosphoglycérolipides sans l'aide des protéines membranaires. Quelle propriété leur permet de le faire ?
Les molécules de O2 et de CO2 traversent facilement l'intérieur hydrophobe d'une membrane parce qu'elles ne sont pas chargées
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Pourquoi les molécules d'eau ont-elles besoin d'une protéine de transport (l'aquaporine) pour traverser une membrane rapidement et en masse ?
L'eau étant une molécule chargée (polaire), elle ne peut pas traverser très rapidement le centre hydrophobe de la bicouche de phosphoglycérolipides
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Les aquaporines bloquent le passage des ions hydronium. Or, la recherche récente sur le métabolisme lipidique montre que certaines aquaporines permettent le passage du glycérol, un trialcool à trois atomes de carbone, et de l'eau. Sachant que la taille de l'ion hydronium est beaucoup plus proche de celle d'une molécule d'eau que de celle d'une molécule de glycérol, comment pourriez-vous expliquer cette sélectivité ?
L'ion hydronium est chargé, tandis que le glycérol ne l'est pas. La charge est probablement un critère d'exclusion plus important que la taille pour le canal protéique de l'aquaporine
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Les glucides liés à certaines protéines et à certains lipides de la membrane plasmique s'ajoutent à la membrane pendant sa synthèse et sont modifiés dans le RE et l'appareil de Golgi ; la nouvelle membrane forme alors des vésicules de sécrétion qui se déplacent jusqu'à la surface de la cellule. De quel côté de la membrane de la vésicule les glucides se trouvent-ils ?
Les glucides sont sur la couche interne de la membrane de la vésicule de sécrétion
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Le sol qui entoure les sources thermales est beaucoup plus chaud que le sol d'une autre région. Deux sortes d'herbes indigènes génétiquement très proches vivent l'une dans la région la plus chaude et l'autre dans la région la plus froide. Si vous analysiez la composition lipidique de leur membrane cellulaire, que vous attendriezvous à trouver ? Expliquez votre réponse.
Les plantes adaptées à la région la plus froide devraient renfermer plus d'acides gras insaturés dans leur membrane cellulaire, car ces acides gras restent liquides aux températures plus basses. Les plantes adaptées à la région la plus chaude devraient avoir plus d'acides gras saturés, ce qui permettrait aux acides gras de se tasser plus étroitement, rendant ainsi les membranes moins liquides et les aidant par le fait même à rester intactes à haute température. (Les Végétaux ne comportant pas de cholestérol, celui-ci ne peut contribuer à modérer les effets de la température sur la fluidité membranaire.)
87
Le colorant diffuse de la zone où il est le plus concentré vers la zone où il est le moins concentré, c'est-à-dire suivant son gradient de concentration, et ce jusqu'à l'équilibre. Les molécules de soluté continuent de traverser la membrane, mais à vitesse égale dans les deux directions
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88
Règle de base de la diffusion : dans des conditions normales, une substance diffuse de l'endroit où elle est le plus concentrée vers l'endroit où elle l'est le moins. En d'autres termes, toute substance diffuse suivant son gradient de concentration – la zone le long de laquelle la densité d'une substance chimique augmente ou diminue
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89
La diffusion, soit la tendance que les substances ont à se répartir uniformément dans un milieu, découle de la propriété thermique provenant de leur mouvement perpétuel
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90
L'absorption d'oxygène en vue de la respiration cellulaire constitue un excellent exemple de diffusion simple. Le dioxygène dissous diffuse vers l'intérieur de la cellule
-A
91
Dans une solution hypertonique (hyper signifie « plus », en l'occurrence plus de solutés non pénétrants), la cellule animale perd de l'eau, prend un aspect crénelé (ratatiné) et meurt. C'est l'une des façons par lesquelles l'augmentation de la salinité d'un lac (causée par des déversements de neige usée, par exemple) peut tuer les animaux qui y vivent (si l'eau du lac devient hypertonique par rapport aux cellules des animaux, celles-ci se ratatinent et meurent)
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92
Si l'on place une cellule dans une solution hypotonique (hypo signifie « moins »), l'eau entre plus vite dans la cellule qu'elle n'en sort : la cellule enfle et se lyse (éclate) comme un ballon trop gonflé
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93
Les perméases (comme le véhicule à glucose mentionné plus haut) semblent subir un changement de forme subtil qui transfère le site de liaison d'un côté à l'autre de la membrane
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94
Comme les canaux ioniques, les perméases participant à la diffusion facilitée entraînent la diffusion nette d'une sub stance suivant son gradient de concentration. Aucune énergie n'est requise ; il s'agit d'un transport passif
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Certaines maladies héréditaires se traduisent par l'anomalie d'un mécanisme de transport ou par l'absence de transporteur spécifique. La cystinurie, par exemple, est une maladie humaine héréditaire, de transmission autosomique récessive (tous les chromosomes non sexuels sont autosomes), caracté risée par l'absence de perméases transportant certains acides aminés (la lysine, l'arginine et la cystine, soit la forme oxydée de la cystéine) à travers la membrane des cellules rénales. En temps normal, les cellules rénales réabsorbent ces acides aminés perdus par le sang et les y renvoient. Chez une personne atteinte de cystinurie, les acides aminés s'accumulent dans les reins, se cristallisent et forment des calculs douloureux
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96
Pour faire passer une substance à travers une membrane à l'encontre du gradient de concentration, la cellule doit dépenser de l'énergie, c'estàdire de l'ATP. Par conséquent, cette forme de transport membranaire s'appelle transport actif
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Les protéines de transport qui déplacent des solutés à l'encontre d'un gradient de concentration sont toutes des perméases et non des protéinescanaux. Cela est compréhensible : quand ils sont ouverts, les canaux protéiques ne font que diffuser les solutés selon leur gradient de concentration, et non en sens inverse
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98
Le transport actif permet à la cellule de maintenir des concentrations intracellulaires différentes des concentrations extracellulaires. Par exemple, la cellule animale possède une concentration d'ions potassium beaucoup plus élevée que celle du milieu environnant, alors que sa concentration d'ions sodium est beaucoup plus faible. La membrane plasmique maintient ces fortes différences de gradients en expulsant le sodium de la cellule et en y pompant du potassium
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La pompe Na+/K+ ATP consomme environ le tiers de la puissance énergétique totale de la cellule
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La différence de potentiel électrique existant de part et d'autre d'une membrane, appelée potentiel de membrane, varie de -50 à -200 mV (millivolts)
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Le potentiel de membrane se comporte comme une pile et il influe sur le passage de toutes les substances chargées à travers la membrane : il favorise l'entrée des cations et la sortie des anions. Les cations pénètrent plus facilement dans la cellule parce que l'intérieur de celle-ci est négatif, contrairement au milieu extra cellulaire
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deux forces président au transport passif (diffusion) des ions à travers les membranes : l'énergie associée au gradient de concentration des ions et le potentiel électrique, qui produit une attraction des cations vers l'intérieur de la cellule et une attraction des anions vers l'extérieur. Cette combinaison de forces influant sur les ions est appelée gradient électrochimique
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Dans le cas des ions, on ne devrait pas dire qu'ils diffusent toujours suivant leur gradient de concentration, mais plutôt qu'ils se déplacent suivant leur gradient électrochimique (certains auteurs considèrent même que le terme diffusion ne devrait pas s'appliquer aux mouvements des ions)
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Une protéine de transport qui engendre un potentiel électrique de part et d'autre d'une membrane se nomme pompe électrogène. Il semble que la pompe à sodium et à potassium soit la principale pompe électrogène des cellules animales
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Chez les Végétaux, les Bactéries, les Archées et les Eumycètes, la principale pompe électrogène est une pompe à protons qui transporte activement des protons hors de la cellule. Son action transfère des charges positives du cytoplasme vers la solution extracellulaire
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Le cotransport est de type symport, car le transport des deux substances (proton et saccharose) se fait dans la même direction. Dans d'autres types de cotransport, les deux substances transportées se déplacent en direction opposée : on parle alors de transport antiport
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Traitement de la déshydratation due à la diarrhée : normalement, le sodium du contenu intestinal est réabsorbé dans le côlon pour maintenir constant son taux dans l'organisme, mais l'expulsion trop rapide du contenu intestinal empêche cette réabsorption et le taux de sodium chute rapidement. Le traitement consiste à faire boire au malade une solution à forte concentration en glucose et en sel. Les cotransporteurs sodium-glucose qui se trouvent à la surface des cellules intestinales captent les solutés et les acheminent dans le sang
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Les pompes à sodium et à potassium aident les cellules nerveuses à créer une différence de potentiel électrique dans leur membrane. Ces pompes utilisentelles de l'ATP ou en produisentelles ? Pourquoi ?
La pompe utilise de l'ATP. Pour établir une différence de potentiel électrique, les ions doivent traverser d'un côté à l'autre de la membrane à l'encontre de leur gradient électrochimique, ce qui nécessite de l'énergie
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Compte tenu de la nature du milieu interne d'un lysosome, quelle protéine de transport peuton s'attendre à voir dans sa membrane ?
L'intérieur d'un lysosome est acide et présente donc une concentration plus forte d'H1 que le cytoplasme. C'est pourquoi on peut s'attendre à ce que la membrane du lysosome soit dotée d'une pompe à protons, pour transporter les H+ à l'intérieur du lysosome
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La cellule sécrète des macromolécules en fusionnant des vésicules de sécrétion avec la membrane plasmique au cours d'un processus appelé exocytose
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Exocytose : Durant l'exocytose, le cytosquelette transporte vers la membrane plasmique une vésicule de sécrétion qui s'est détachée de l'appareil de Golgi. Lorsque la membrane de la vésicule et la membrane plasmique entrent en contact, des protéines spécifiques réarrangent les molécules phospholipidiques des deux bicouches. Les membranes fusionnent et deviennent continues, et le contenu de la vésicule se déverse à l'extérieur de la cellule
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Beaucoup de cellules de sécrétion exportent leurs produits par exocytose. Ainsi, les cellules pancréatiques productrices d'insuline et les cellules de la paroi intestinale qui produisent du mucus utilisent ce processus pour déverser leurs sécrétions dans le liquide extracellulaire et dans la lumière de l'intestin. De même, les neurones recourent à l'exocytose pour libérer les neurotransmetteurs qui stimulent d'autres neurones ou des cellules musculaires. Les cellules végétales font également appel à ce mécanisme lorsqu'elles élaborent leur paroi : des vésicules de Golgi transportent des protéines et des glucides vers l'extérieur de la membrane plasmique
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Cotransporteur (Symport ou antiport) : dans tous les cas, le transport s'effectue en suivant le gradient de concentration et sans apport énergétique
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3 formes d'endocytose : phagocytose, pinocytose, endocytose par récepteur interposé
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Dans l'endocytose, une portion de la membrane plasmique s'invagine et forme une poche. Cette invagination s'approfondit, se détache de la membrane plasmique, puis forme dans le cytoplasme une vésicule remplie de matière provenant de l'extérieur de la cellule
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Les cellules humaines utilisent le processus de l'endocytose par récepteur interposé pour absorber du cholestérol et synthétiser leurs membranes et d'autres stéroïdes
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Le sang transporte le cholestérol sous forme de complexes moléculaires de lipides et de protéines appelés lipoprotéines de basse densité, ou LDL. Ces particules agissent comme ligands, un terme générique désignant toute molécule qui se lie spécifiquement à un site récepteur situé sur une autre molécule. Ces particules se lient aux récepteurs membranaires des LDL, puis pénètrent dans les cellules par endocytose
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Chez les humains atteints d'hypercholestérolémie familiale, une maladie héréditaire caractérisée par une très forte concentration de cholestérol dans le sang, les récepteurs auxquels devraient se lier les lipoprotéines de basse densité sont défectueux, empêchant toute fixation à la membrane au niveau du puits. Ne pouvant pénétrer dans les cellules, le cholestérol s'accumule dans le sang, ce qui contribue à l'athéroslérose, autrement dit à la formation de dépôts lipidiques sur la paroi des vaisseaux sanguins. Ces dépôts rendent les vaisseaux plus étroits et, par le fait même, entravent la circulation du sang
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Il semble bien que l'ajout de membrane consécutif à l'exocytose compense la perte résultant de l'endocytose
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Les phosphoglycérolipides et certaines protéines se déplacent latéralement dans les membranes. Les queues hydrocarbonées insaturées de certains phosphoglycérolipides préservent la fluidité des membranes à basse température, tandis que le cholestérol aide les membranes à résister aux changements de fluidité causés par les variations de température. Les différences dans la composition lipidique membranaire et la capacité de modifier la composition lipidique des membranes sont des adaptations qui résultent de l'évolution et préservent la fluidité membranaire
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L'eau traverse la membrane perméable d'une cellule (osmose) en passant de la région où les solutés sont le moins concentrés (solution hypotonique) à la région où ils le sont le plus (solution hypertonique). Si les concentrations sont égales des deux côtés (solutions isotoniques), il n'y a pas d'osmose nette. La survie de la cellule dépend de l'équilibre entre l'entrée d'eau et sa sortie
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Les ions ont à la fois un gradient de concentration (chimique) et un gradient électrique (potentiel électrique). Ces deux gradients constituent le gradient électrochimique, qui détermine la direction nette de la diffusion des ions. Les pompes électrogènes, comme la pompe à sodium et à potassium ou la pompe à protons, sont des protéines de transport qui contribuent au gradient électrochimique
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L'état acido-basique de l'organisme est défini par la concentration en ions Hydrogène (H + ) des cellules. La concentration en ions H + du sang artériel, légèrement plus basse, est la variable que l'on mesure pour connaître l'état acido-basique de l'organisme. Elle est normalement équivalente à 40 nanomoles/L.
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Système de régulation d'ions acides - 3 composantes :
• Une composante physico-chimique, passive, qui atténue les variations par l'intermédiaire des tampons sanguins, le plus important étant le système acide carbonique/bicarbonates (H2CO3/HCO3 -), mais les protéines peuvent aussi servir de système tampon.
• Deux composantes actives :
- Le rein, qui ajuste la réserve en base et en acide de l'organisme par l'élimination d'acide ou de base et la réabsorption de ces derniers. Si le sang est basique, le rein retient l'acide par réabsorption et élimine les bases. Si le sang est acide, le rein retient les bases et élimine l'acide.
- Le poumon, qui assure l'élimination du gaz carbonique (acide faible volatil [se transforme rapidement en gaz]) CO2, qui peut se conjuguer à l'eau pour donner de l'acide carbonique H2CO3.
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Une solution tampon est une solution qui maintient approximativement le même pH malgré l'addition de petites quantités d'un acide ou d'une base, ou malgré une dilution
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Si l'on ajoute 0,01 mole d'un acide fort dans un litre d'eau pure, le pH diminue de 7,0 à 2,0. Par contre, si on ajoute la même quantité d'acide à un litre de sang, le pH diminue seulement de 7,4 à 7,3. Pourquoi l'addition d'un acide atelle un effet beaucoup plus faible sur le pH du sang que sur celui de l'eau ?
C'est grâce à la présence de substances appelées tampons que le pH des liquides biologiques demeure à peu près constant malgré l'ajout d'un acide ou d'une base. Une solu-tion tampon contient des solutés qui réduisent au minimum la variation des concentrations de H+ et de HO-. Les solutions tampons fonctionnent de la façon suivante : elles acceptent des protons quand la solution en renferme trop, et elles en donnent quand il n'y en a plus assez. La plupart d'entre elles se composent d'un acide faible et de son sel (une base), ce dernier se combinant de façon réversible aux protons.
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Il existe six systèmes tampons pour maintenir un équilibre acido-basique au niveau du sang :
Bicarbonates/Acide carbonique : CO3H- / CO3H2
Hémoglobinates/Hémoglobine : Hb- / HbH
Oxyhémoglobinates/Oxyhémoglobine : HbO2- / HbO2H
Protéinates/Protéines : Prot- / ProtH
Phosphates bibasiques/Phosphates monophasiques : PO4H- / PO4H2
Acides organiques faibles dissociés : RCOO- / RCOOH
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La nociception est une fonction défensive, d'alarme. C'est l'ensemble des phénomènes permettant l'intégration au niveau du système nerveux central d'un stimulus douloureux via l'activation des nocicepteurs (récepteurs à la douleur) cutanés, musculaires et articulaires. Le transport de l'information sensorielle par les nerfs se fait de la périphérie (lieu du ressenti de la douleur) jusqu'à l'encéphale. Il faut que la stimulation dépasse un certain seuil pour qu'il y ait un déclenchement d'une réponse électrique, c'est la théorie du "gate control". En secourisme, on appelle cette action automatique l'arc réflexe.
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L'ATP, l'intermédiaire « riche en énergie » des cellules, est synthétisé dans les mitochondries par addition d'un troisième groupement phosphate à l'ADP au cours de la phosphorylation oxydative. L'ATP est également synthétisé au niveau de la phosphorylation du substrat au cours de la glycolyse.
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Dans les cellules photosynthétiques, l'ATP est produit au niveau du chloroplaste après captage de l'énergie solaire par les photosystèmes.
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