Ch1: Les Membranes Biologiques, Structures Et Fonctions Flashcards
Membranes cellulaires
- indispensables à la vie
- frontière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule
- perméabilité sélective ( laissent passer que certaines molécules /ions)
- constituant principaux : lipides, glucides, protéines
Cellule procaryote
Pas de membrane internes
Cellules les + simples et les + petites, entouré d’une membrane plasmique
Fonctions des membranes biologiques
- compartimentation( séparation de l’extérieur et intérieur de la cellule)
- échange d’infos entre les cellules
- régulation du transport d’ions, protéines, sucre, graisse…
- mouvements cellulaires( endocytose, exocytose)
- reconnaissance ( antigène de surface)
- régulation du métabolisme ( tranduction intraC des signaux extraC)
- site de réaction chimique
Structure de la membrane plasmique
- bicouche lipidique (visible en ME)
- 7 à 8nm d’épaisseur
Teteoxyde d’osmium
Marqueur qui se fixe fortement au groupement polaires des têtes de phospholipides
Composition des membranes cellulaire
- 49% de lipides ( phospholipides et cholestérol) -> squelette
- 43% de protéines (attachés aux phospholipides) -> fonction
- 8% de glucides ( glycophospholipides et glycoprotéines)
Modèle de la mosaïque fluide
Singer et Nicholson
- mosaïque : composition très Hétérogene
- fluide: phospholipides et protéines se déplacent
- 2 couches de phospholipides
- protéines à la surface et à travers
- polysaccharides attachés au lipides/ protéine
- cholestérol entre les phospholipides
Les lipides
Molécules amphipathiques :
- tête Hydrophile à l’extérieur ( affinité pour l’eau)
- queue hydrophobe ( à cause des AG) à l’intérieur
- -> bicouche à 2 poles
Acides gras
- Constituants clés des lipides membranaires
- acides carboxyliques+ Groupement méthylène CH2 -> chaîne carbonée
- nombre paire de carbone ( entre 14 et 24)-> AG naturels
- AG saturés-> linéaire
- AG insaturés-> coude dans la structure
Nomenclature de lipides
- nom commun AG saturés reflete leur origine
- nom systématique reflete leur structure ( nb de C, insaturation)
- si double liaison : volume augmente, adhérence diminue
- dès 10carbones , AG insoluble dans l’eau et solide à T ambiante
Incidence sur la cohésion des phospholipides membranaires
- membrane fluide grâce AG insaturés ( double liaison)
- Membrane rigide grâce AG saturés
- AG des membranes: d’origine alimentaire
Origine de la cohésion des phospholipides membranaires
- liaison de van der Waals
- interaction hydrophobe ( eau repousse les AG)
Les différentes classes de lipides
- les glycerophospholipides
- les sphingolipides
- les stéroïdes
les glycerophospholipides
- glycérol+ 2AG + Groupement phosphate + Groupement alcool
- porte le nom du Groupement alcoolique ( ex: choline-> phosphatidylcholine)
- grande diversité ( grâce alcools et AG (+de 900 AG)
Les sphingolipides
- constituant de base = sphingosine( dialcool Aminé + chaîne hydrocarbonée)
- à côté des glycerophospholipides membranaires
Les stéroïdes
30 à 50% des lipides des membranes plasmique végétale
- cholestérol : principal constituant des tissus animaux
- Groupement hydroxyle le rend amphiphatique
- absent chez la plupart des procaryotes
- rôle : s’intercaler entre les phospholipides membranaires pour rigidifier l’ensemble
- Ergosterol : stéroïdes propre au plantes
Structure physique de la Bicouche membranaire fluide
- pas une structure statique
- grande mobilité des lipides dans la membrane
- AG tournent sur eux- mêmes( en qq picosecondes)
- mouvements latéraux ( en qlq ms) et bascules des glycerophospholipides ( + rare que les les mouvements latéraux)
Conséquences de la fluidité des membranes
- réparation autonome de la membrane si percée ou déchirée-> rapprochement des phospholipides
- membrane peut faire varier facilement sa taille : ajout ou enlèvement de phospholipides
- permet aux cellules de se diviser : resserrement de l’Équateur
Distribution asymétrique des lipides au sein de la membrane
- nécessaire pour diverse fonction impliquant la membrane
- localisation préférentielle des lipides -> fonction de la cellule
Phosphatidyslerine et phosphatidylethanolamine à l’intérieur
Phosphatidylcholine, glycolipides et cholestérol à l’extérieur
( son “ Co” -> extérieur)
Composition lipidique de la Bicouche membranaire
Varié selon le type de membrane
Protéines membranaires
50% du poids des membranes plasmique
- 2 classes de protéines :
. Protéines extrinsèques ( périphérique)
. Protéines intrinsèques ( intégrales)
Protéines intrinsèques
- traversent la membrane, 1 ou +sieurs fois
- impliquées dans la transmission du signal ++( hormones)
- interagissent avec les protéines du cytosol
- portion transmembranaire :
. 20 à 25 résidus d’Aa hydrophobes
. Structure en hélice alpha
Protéines extrinsèques
( flotte comme des icebergs sur la mer lipidique)
accolées à la membrane :
- par des interactions électrostatiques
- par ancrage lipidique
Mobilité des protéines membranaires
- diffusion latérale
- expérience avec 2 cellules différentes, on obtient des cellules hybrides après incubation= preuve de mobilité
Les glucides membranaires
Toujours liés au lipides et protéines membranaires -> Glycolipides et glycoprotéines
- Zone péri- cellulaire riche en glucides
- reconnaissance et protection de la cellule
Glycocalix
Glucides membranaires
- glycolipides+ glycoprotéines
- zone péri- cellulaire riche en glucides
- reconnaissance et protection de la Cellule
Groupes sanguins
Groupe A: anticorps B et antigène A
Groupe B : anticorps A et antigène B
Groupe AB : pas d’anticorps et antigène A et B
Groupe O : anticorps A et B, et pas d’antigene
- glucides-> rôle des très important dans la diversité des groupes sanguins ( déterminent les antigènes)
- groupe AB : receveur universel
- groupe O : donneur universel
Transports membranaires
- membrane plasmique : barrière de diffusion aux ions et molécules polaires (>150 Daltons)
- passage à travers la membrane : transport actif ou passif
Transport passif
= sans énergie
- diffusion simple
- diffusion facilité
Diffusion simple
- diffusion selon gradient de concentration= du + concentré au - concentré, jusqu’à équilibre ( gradient : différence de concentration entre 2milieux)
- perméabilité aux petites molécules et molécules hydrophobe (liposoluble) ex: O2, CO2, N2, Benzène,Urée,Glycérol,éthanol,stéroïdes,H2O-> petites molécules ( mémo technique : BOCU de GENS)
saccharose, AA, glucose et ions ne passent pas
Vitesse de diffusion : - rapide quand gradient ↗️ et hydrophobicité ↗️
- rapide quand taille ↗️
Diffusion facilité
Pour les grosses molécules non liposoluble ( sucres, ions)
Diffusion : - selon gradient de concentration
- passage à travers la membrane grâce à des protéines de transport
Structure des canaux : plusieurs sous-unités, association forme la lumière du canal
Protéines de transport
- transmembranaire
- protéines porteuse ( changent de forme, ex: GLUT-1-> uniporteur, transporte glucose vers le cytosol
- protéines tunnels( forment des pores dans la membrane, ex: canal ionique-> passage très rapide des ions(1million/s), très sélectif, uniporteur)
Les canalopathies
Diffusion facilité
- dysfonctionnements (mutation des gènes) des canaux ioniques membranaires-> + de 20 maladies génétique
- peuvent être musculaire, cardiaque (épilepsie), cérébrale (Parkinson, Alzheimer)
Comparaison diffusion simple et facilité
Diffusion facilité nécessite une protéine spécifique (pas diffusion simple)
Vitesse de diffusion importante pour facilité (pas simple)
Diffusion simple: influence de l’hydrophobicité (pas facilité)
Diffusion facilité: spécificité ( pas simple)
Point commun: ne consomment pas d’énergie -> transport passif
Osmose
Phénomène passif
- uniquement si membrane semi-permeable (perméable à l’eau mais pas aux solutés)
- déplacement des molécules d’eau d’un milieu hypotonique vers hypertonique jusqu’à l’isotonicité (même concentration)
- pouvoir osmotique électrolytes > non electrolytes
- > osmolarité
Aquaporine
- protéines membranaire formant des pores
- passage sélectif des molécules d’eau
- 200types différents
- Tétrameres ( 4 monomères transportant chacun l’eau)
- 0,2 nm de diamètre
Mutation de l’aquaporine
Entraine certaines pathologies
Ex: diabète insipide-> mutation de 2 allèles de l’aquaporine
Transport actif
Avec énergie
- Transporteurs nécessaire (comme diffusion facilité)
- contre le gradient de concentration (du - au + concentré)
- besoin d’énergie-> ATP, lumière, redox..
- transport défavorable au PDV. thermodynamique
- permet de maintenir un milieu intérieur différents du milieu extérieur
Transporteurs ATPases
- Transmembranaires
- site de liaison à l’ATP
- sur la face cytosolique
- clivent l’ATP pour produire de l’énergie et transporter d’autre molécules contre leur gradient
Pompe Na+/K+ ATPase
- ATP-> ADP+ Pi
- 3 ions Na+ sortent de la cellule contre 2ions K+ qui rentrent
- utilise 25% de l’ATP cellulaire
- rôle :. propagation des signaux électrique dans le nerf et le muscle
. Transport actif d’autres molécules
. Ajustement de l’équilibre osmotique
Transporteurs ABC
Transport actif
- la + grande et + variées des familles de transporteurs
- chez tout les vivants
2 sites de reconnaissance pour le substrat + 2domaines de liaison à l’ATP
- importe et export d’ions et de xenobiotique-> detoxification ( important)
- exprimés +++ dans : foie, reins, intestin
- pathologies par altération des transporteurs
Transport actif : secondaire/co-transport
- régit par un gradient d’ions
- transport de solutés pas de manière simultanée
. Si même Direction= SYMport
. Direction opposé= ANTIport - transport de À énergétiquement favorable fournis l’énergie pour les transport de B qui est défavorable
Comparaison transport actif primaire et secondaire( co- transport)
- nécessite tout les deux une protéine spécifique
- tout les deux: soluté transporté contre son gradient
- couplé à une hydrolyse d’ATP pour le transport actif
- permis par le déplacement d’un ion co-transporté dans le sens de son gradient pour co-transport
- molécules transporté par:
. Actif : ionsions, petites molécules hydrophile, lipides
. Co-transport : glucose, acides aminés et saccharose
Étude de la fonctionnalité des protéines de transport
1- solubilisation des protéines intrinsèques
2- purification de la protéine de transport
3- incorporation de la protéine de transport dans des liposomes
