Chapitre 4 – Membrane plasmique

Question 1

Décrivez la structure de la membrane plasmique.

Answer 1

C’est une bicouche de phospholipides au sein de laquelle sont insérées des protéines membranaires.

Question 2

Décrivez la fonction de la membrane plasmique.

Answer 2

Agir en tant que barrière sélective semi-perméable.

Question 3

On dit que les phospholipides sont des molécules amphipatiques. Qu’est-ce que cela signifie?

Answer 3

Que c’est une molécule comprenant une partie polaire et hydrophile (la tête de glycérol contenant un groupement phosphate) ainsi qu’une partie non polaire et hydrophobe (les deux queues d’acide gras).

Question 4

Décrivez le positionnement des phospholipides au sein de la membrane.

Answer 4

Les phospholipides sont entassés côte-à-côte pour former un feuillet et deux feuillets sont empilés l’un sur l’autre. Les feuillets sont sens dessus-dessous : ils sont en contact par l’entremise de leurs acides gras (queues).

Question 5

Quelle est la différence structurale entre les acides gras saturés et les acides gras insaturés?

Answer 5

Les acides gras saturés comprennent le nombre maximal d’atomes d’hydrogène (d’où le nom saturé). On n’y retrouve pas de double liaison C=C et la molécule est donc linaire (pas de courbure).

Les acides gras insaturés, eux, ne comprennent pas le nombre maximal d’atomes d’hydrogène (d’où le nom insaturé), car on y retrouve une (ou même plusieurs!) double(s) liaison C=C. Ce type de liaison entraîne la courbure de la molécule.

Question 6

Quel est l’impact de la composition en acides gras saturés ou insaturés de la membrane?

Answer 6

Une membrane riche en acides gras saturés est plus visqueuse alors qu’une membrane riche en acides gras insaturés est plus fluide.

Question 7

Quel est le rôle du cholestérol dans la membrane plasmique?

Answer 7

Le cholestérol maintient la fluidité de la membrane constante malgré des variations de la température.

Si la température augmente, il empêche la membrane de devenir trop fluide alors que si la température diminue, il empêche la membrane de devenir trop visqueuse.

Question 8

Quel impact à la température sur la fluidité de la membrane?

Answer 8

Plus la température est élevée, plus la membrane est fluide et, à l’inverse, plus la température est basse, plus la membrane est visqueuse.

Question 9

Comment se déplacent naturellement les solutés de part et d’autre de la membrane?

Answer 9

Les solutés se déplacent en suivant leur gradient de concentration : de l’endroit où ils sont le plus concentrés vers l’endroit où ils sont le moins concentrés. Comme ceci se fait naturellement, ça ne requiert pas de dépense d’énergie.

Question 10

Certaines substances peuvent traverser la membrane en se faufilant entre les phospholipides; quelles sont les caractéristiques de ces substances? Exemples? De quel type de transport s’agit-il?

Answer 10

Les substances prouvent traverser la membrane sans l’aide de protéines membranaires sont quelques rares petits solutés non polaires tels que les gaz respiratoires (O2 et CO2), mais aussi les alcools (-OH) et un peu d’eau.

C’est de la diffusion simple, un type de transport passif. Ce mouvement de solutés se fait donc dans le sens de leur gradient de concentration sans dépense d’énergie.

Question 11

Quelles sont les deux caractéristiques des substances ne pouvant pas traverser la membrane plasmique par diffusion simple? Comment réussissent-elles à traverser la membrane alors?

Answer 11

Les molécules polaires ou chargées (ex. : les ions) ou les trop grosses molécules même si elles sont non polaires ne peuvent pas traverser la membrane par diffusion simple et doivent donc emprunter des protéines membranaires de transport.

Question 12

Quelles sont les deux types de protéines membranaires que l’on retrouve pour le transport de substances par diffusion facilitée?

Answer 12

a) Protéines canaux pour les ions ou l’eau
b) Perméases (ou transporteurs) pour les petits solutés polaires

Question 13

Comment se nomme la protéine-canal permettant la diffusion facilitée de l’eau par osmose?

Answer 13

L’aquaporine.

Question 14

Qu’est-ce que l’osmose?

Answer 14

Le déplacement de l’eau à travers la membrane en suivant son gradient osmotique, c’est à dire d’une région hypotonique à une région hypertonique. Ceci tend à créer des régions isotoniques.

Question 15

Que veulent dire les termes hypotonique, isotonique et hypertonique?

Answer 15

Ces termes sont toujours employés pour comparer la concentration en solutés de différentes solutions.

a) Hypotonique : solution moins concentrée en solutés
b) Isotonique : solution également concentrée en solutés
c) Hypertonique : solution plus concentrée en solutés

Question 16

L’osmose se fait toujours par transport passif sans dépense d’ATP. Expliquez brièvement comment se fait l’osmose.

Answer 16

La plupart des molécules d’eau traverse la membrane par l’intermédiaire des aquaporines, des protéines-canaux insérées dans la membrane. C’est de la diffusion facilitée et cela se fait donc sans dépense d’ATP. Ce mouvement se fait dans le sens du gradient osmotique (de la solution hypotonique vers la solution hypertonique).

De plus, quelques molécules d’eau peuvent traverser la membrane directement par la bicouche de phospholipides par le processus de diffusion simple. En effet, bien que la molécule d’eau soit polaire, elle est assez petite pour parvenir à diffuser (mais de manière pas très efficace).

Question 17

Quelle est la différence structurale entre une protéine canal et une perméase?

Answer 17

La protéine-canal a une forme de beigne. Elle a un tunnel hydrophile au milieu permettant aux substances hydrophiles (comme les ions) de le traverser. Ces protéines sont spécifiques à certains solutés en fonction de leur charge et de leur taille.

La perméase permet à un soluté de se lier sur celle-ci, ce qui entraîne un changement de conformation (changement de forme) de la protéine, qui fait basculer le soluté d’un côté à l’autre de la membrane. Ce transport membranaire dépend de la liaison entre la perméase et le soluté et dépend donc de la forme tridimensionnelle de ces molécules.

Question 18

Quels sont les trois types de transport actif?

Answer 18

a) Transport actif simple (ou transport actif primaire)
b) Cotransport (ou transport actif secondaire)
c) Transport vésiculaire

Question 19

Dans quel sens se font le transport actif primaire et secondaire?

Answer 19

Dans le sens inverse du gradient de concentration du soluté.

Question 20

Est-ce que le transport actif requiert toujours la dépense d’énergie sous forme d’ATP?

Answer 20

Oui.

Question 21

Comment nomme-t-on la protéine responsable du transport actif simple? Quel type de molécules transport-elle?

Answer 21

La protéine est une pompe. Elle pompe des ions contre leur gradient de concentration, ce qui nécessite une dépense d’énergie (ATP).

Question 22

Comment nomme-t-on la protéine responsable du cotransport? Quels solutés déplacent-elle et dans quel sens?

Answer 22

Un cotransporteur. Le cotransporteur déplace des ions (préalablement pompés contre leur gradient de concentration) dans le sens de leur gradient de concentration par diffusion facilitée. Pendant ce phénomène, un autre soluté en profite pour se déplacer contre son gradient de concentration en même temps. Ce soluté se lié sur le cotransporteur qui déplace alors au même moment l’ion par diffusion facilitée.

Question 23

Pourquoi est-ce que le cotransport est un phénomène actif et non passif?

Answer 23

Parce que pour que le transporteur puisse déplacer le soluté contre son gradient de concentration, il doit déplacer en même temps un ion dans le sens de son gradient de concentration (diffusion facilitée). Or, pour que cet ion effectue se déplacement, il doit être plus concentré d’un côté de la membrane que de l’autre. C’est donc une pompe qui permet de créer et/ou maintenir le gradient de concentration de cet ion et cela requiert une dépense d’ATP.

Question 24

Décrivez les deux types de transport vésiculaire.

Answer 24

a) Endocytose : Des macromolécules et des cellules (ex. : bactéries) ou des virus entrent dans la cellule par invagination de la membrane plasmique. Cette invagination crée une vésicule qui renferment les substances endocytées.

b) Exocytose : Des substances se trouvant dans la cellule sont insérées dans une vésicule (la vésicule se forme par bourgeonnement) et cette vésicule fusionnera avec la membrane. Se faisant, son contenu sera libéré hors de la cellule.

Question 25

Qu’est-ce que la phagocytose?

Answer 25

C’est un type d’endocytose effectué par certaines de nos cellules immunitaires (les phagocytes) et permettant de nettoyer l’organisme des cellules mortes, des cellules étrangères (ex. : infection bactérienne), des cellules cancéreuses, etc.

Question 26

Décrivez le mouvement de l’eau lorsqu’une cellule se trouve dans un milieu hypotonique, isotonique et hypertonique.

Answer 26

a) Hypotonique : l’eau entre dans la cellule
b) Isotonique : l’eau entre et sort dans la cellule (le mouvement net d’eau est nul)
c) Hypertonique : l’eau sort de la cellule

Question 27

Quel est l’impact de la paroi cellulaire végétale sur le changement de forme des cellules animales et végétales en raison du mouvement de l’eau par osmose?

Answer 27

La paroi cellulaire des cellules végétales fait en sorte que ces cellules sont plus résistantes à la pression hydrostatique (pression de l’eau). Ainsi, malgré que les cellules végétales perdent ou gagnent de l’eau, leur forme demeurent assez similaire. Les cellules animales, elles, n’ont pas de paroi cellulaire et donc les gains et pertes en eau augmentent ou diminuent considérablement la taille de ces cellules.

Question 28

Qu’arrive-t-il à une cellule animale baignant dans une solution hypotonique? Et une cellule végétale?

Answer 28

L’eau entre dans la cellule animale, la fait gonfler et elle éclate. C’est la lyse cellulaire.

L’eau entre dans la cellule végétale, la fait gonfler, mais elle n’éclate pas en raison de sa paroi cellulaire qui résiste à la pression exercée par le surplus eau. Une telle cellule est dite turgescente. C’est ce phénomène qui explique le tonus impressionnant des végétaux.

Question 29

Qu’arrive-t-il à une cellule animale baignant dans un milieu isotonique? Et une cellule végétale?

Answer 29

La cellule animal est normale : il n’y a pas de gain net ou de perte net d’eau et elle conserve donc sa forme.

La cellule végétale est flasque, car elle perd son tonus puisqu’il n’y a plus de surplus d’eau entrant dans la cellule.

Question 30

Qu’arrive-t-il à une cellule animale baignant dans un milieu hypertonique? Et une cellule végétale?

Answer 30

La cellule animale perd de l’eau et devient crénelée.

La cellule végétale perd de l’eau, sa membrane plasmique se détache de la paroi cellulaire et meurt. On appelle ce phénomène la plasmolyse.

Question 31

Expliquer comment se déplacent les solutés et l’eau dans l’exemple qui suit.

Milieu extracellulaire :
- Soluté A : 8 mmol/L
- Soluté B : 4 mmol/L
- Soluté C : 10 mmol/L

Milieu intracellulaire :
- Soluté A : 2 mmol/L
- Soluté B : 12 mmol/L
- Soluté C : 7 mmol/L

Ces trois solutés sont polaires et ne peuvent donc pas traverser la membrane par diffusion simple. Toutefois, la membrane plasmique de la cellule contient une protéine-canal permettant le transport de soluté A et une perméase permettant le transport du soluté B. Aucun transport actif des solutés n’est fait par cette cellule. La cellule contient aussi des aquaporines permettant le transport efficace de l’eau de part et d’autre de la membrane par osmose.

Answer 31

Le soluté A entre dans la cellule en suivant son gradient de concentration par diffusion facilitée par la protéine-canal. Éventuellement, la concentration du soluté A sera égale de part et d’autre de la membrane à 5 mmol/L (moyenne : (8+2)/2).

Le soluté B sort de la cellule en suivant son gradient de concentration par diffusion facilitée par la perméase. Éventuellement, la concentration du soluté B sera égale de part et d’autre de la membrane à 8 mmol/L (moyenne : (12+4)/2).

Le soluté C ne traverse pas la membrane car sa polarité l’empêché de faire de la diffusion simple et la cellule ne possède aucune protéine membranaire lui permettant de faire de la diffusion facilitée.

Comme le soluté C ne peut pas traverser la membrane et qu’il est plus concentré à l’extérieur de la cellule, le milieu extracellulaire est donc hypertonique par rapport au milieu intracellulaire. L’eau se déplacera donc selon son gradient osmotique (du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique) hors de la cellule.

Question 32

Quels sont les types de protéines membranaire que l’on peut retrouver dans une membrane?

Answer 32

• Enzyme
• Protéines de transport
• Récepteurs
• Protéines d’ancrage
• Protéines d’adhérence
• Glycoprotéines (marqueur du soi)