Cours 1 - Structure Et Fonctions Des Biomembranes

Question 1

Quelles sont les fonctions de la membrane cellulaire? (7)

Answer 1

1. Compartimentation (forment des feuillets continus qui clôturent les compartiments intracellulaires)
2. Support des activités biochimiques (fournissent les structures sur lesquelles des enzymes peuvent s’organiser pour interagir efficacement)
3. Barrière à perméabilité sélective (choisis ce qui entre et sort de la cellule)
4. Trensport des solutés (des protéines membranaires facilitent le mouvement des substances entre les compartiments)
5. Réponse aux signaux externes (récepteurs membranaires transduisent des signaux de l’extérieur de la cellule en réponse à divers ligands).
6. Interaction entre les cellules (tunnels entre cellules pour s’échanger)
7. Transduction d’énergie (transforme une forme d’énergie en une autre et emmagasine l’énergie)

Question 2

Quelles sont les principales composantes des membranes? (3)

Answer 2

1. Molécules lipidiques (phospholipides, sphingolipides, cholesterol)
2. Glucides (glycolipides)
3. Protéines membranaires (intrinsèques, périphériques, ancrées aux lipides)

Question 3

Décrire la structure de base des phosphoglycérolipides.

Answer 3

• Queues hydrophobes non polaires (une saturée et l’autre non).
• Groupement tête polaire hydrophile (en ordre depuis les queues; glycérol, phosphate, molécule interchangeable)

Question 4

Nommer les principaux phosphoglycérolipides de la cellule. (4)

Answer 4

1. PE (phosphatidyl-éthanolamine)
2. PC (phosphatidyl-choline)
3. PS (phosphatidyl-sérine)
4. PI (phosphatidyl-inositol)

Question 5

Donner deux exemples de l’importance de l’assymétrie des protéines dans la membrane.

Answer 5

1. Le PC se retrouve en plus grande quantité dans la couche externe de la membrane que le PE, qui se retrouve en majorité dans la couche interne. Ceci favorise la courbure de la membrane.
2. Le PS (phosphatidyl-sérine) est presque totalement présente dans la couche interne. Ils sont transférés dans la couche externe lors de l’apoptose, ce qui attire les macrophages et déclenche la phagocytose des corps apoptiques.
3. Le PI (phosphatidyl-inositol) est presque totalement présent dans la couche interne. Il génère des messages secondaires pour transmettre des signaux extérieurs à la cellule, qui seront détectés par des protéines membranaires.

Question 6

Shématiser une bicouche lipidique.

Answer 6

La bicouche devrait contenir les phospholipides et leur tête hydrophile et queues hydrophobes, et les molécules amphipatiques telles que le cholesterol.

Question 7

Shématiser grossièrement une molécule de cholestérol.

Answer 7

[aller voir shema]
OH = tête polaire hydrophile
Groupements de molécules forment une région plane et rigide, hydrophobe.

Question 8

Quels sont les facteurs pouvant influencer la fluidité membranaire? (4)

Answer 8

1. Nature des lipides
2. Longueur des acides gras
3. Cholestérol
4. Température

Question 9

Nommer des caractérisriques des biomembranes (6)

Answer 9

1. Elles sont composées de lipides à caractère amphipatique (phosphoglycérolipides, sphingolipides, cholesterol)
2. Les lipides s’assemblent sous forme de bicouche dense et fluide.
3. Des protéines sont présentes à la surface des membranes, ancrées à la membrane et enchassées à travers la bicouche lipidique.
4. Plusieurs des protéines et lipides de la membrane comportent des parties formées de molécules de sucres (glycolipides et glycoprotéines).
5. Les molécules de sucrede la membrane sont exposées à l’extérieur de la cellule et forment le glycocalyx, qui permet aux cellules d’interagir entre elles et forment une barrière qui protège la membrane plasmique des stress mécaniques.
6. La membrane forme une barrière de perméabilité sélective qui permet aux cellules de contrôler ce qui entre et sort via des canaux, pores ou transporteurs protéiques.
7. Etc.

Question 10

Quels sont les déplacements possibles des phosphoglycérolipides dans la membrane? (3)

Answer 10

1. Mouvements latéraux (favorisés)
2. Flip-flop (besoin de flippases car thermodynamiquement défavorable)
3. Flex

Question 11

Nommer et décrire les différentes structures des protéines.

Answer 11

1. Structure primaire = chaînes d’acides aminés via la formation de liens peptidiques.
2. Structure secondaire = les chaînes d’acides aminés forment des structures tridimensionnelles simples (soit hélices alpha ou feuillets bêta). Cette structure est formée principalement par des ponts hydrogènes entre les différents acides aminés qui les composent.
3. Structure tertiaire = structures secondaires simples qui interagissent ensemble. Forment la protéine native tridimensionnelle.
4. Structure quaternaire = structures tertiaires natives associées ensemble pour pouvoir accomplir leur fonction dans la cellule. Peuvent soit s’associer à d’autres copies de la même protéine ou avec d’autres protéines différentes pour former des machines moléculaires fonctionnelles.

Question 12

Quelles sont les trois grandes classes de protéines membranaires?

Answer 12

1. Protéine intrinsèque
2. Protéine périphérique
3. Protéine ancrée par des lipides

Question 13

Qu’est-ce qui caractérise une protéine intrinsèque?

Answer 13

• Passent à travers les 2 couches de lipides (sont transmembranaires)
• Forment 25-30% des protéines
• Sont ancrées à la membrane par des domaines amphipatiques (canaux protéiques/hélice transmembranaire. Conformation des acides aminés en hélice alpha, qui a une très grande tendance à être hydrophobe) et des régions hydrophiles forment des domaines fonctionnels autour de la membrane (protéines accrochées à l’hélice transmembranaire).
• Les canaux protéiques ont des coeurs hydrophiles formant des canaux aqueux à travers la membrane.

Question 14

Qu’est-ce qui caractérise une protéine périphérique?

Answer 14

• Elles sont reliées à la membrane par de faibles liens facilement solubilisables.
• Situées hors de la bicouche lipidique, du côté cytoplasmique ou extracellulaire
• Associées à la membrane par des liens non-covalents.

Question 15

Qu’est-ce qui caractérise une protéine ancrée par des lipides?

Answer 15

• Ancre lipidique et orientation membranaire.
• Peuvent être ancrées par un lipide ou un GPI (glycosylphosphatidylinositol).
• Certaines protéines de la membrane interne sont attachées à de longues chaines d’hydrocarbones.

Question 16

Quelle classe de protéine est composée de protéines transmembranaires?

Answer 16

Protéines intrinsèques

Question 17

Quelle classe de protéine est composée de protéines pouvant être accrochées par des ancres GPI?

Answer 17

Protéines ancrées par des lipides

Question 18

Comment est-ce que la nature des lipides impacte la fluidité membranaire?

Answer 18

Les insaturations en cis dans les acides gras rendent ces molécules plus espacées, ce qui confère une plus grande fluidité à la couche lipidique. Les acides gras saturés, par contre, s’empilent et se collent les uns aux autres, ce qui fait que la couche lipidique perd de la fluidité.

Question 19

Décrire le modèle de mosaïque fluide des membranes

Answer 19

• Bicouche lipidique (phospholipides et cholestérol)
• Protéines membranaires (intrinsèques et périphériques)
• Glycocalyx (glycoprotéines et glycolipides)

Question 20

Quelle sorte de molécules est-ce que la bicouche lipidique bloque?

Answer 20

Les molécules polaires organiques et inorganiques (hydrophiles) sont bloquées par la membrane.
- Les ions ne traversent jamais la membrane.

Question 21

Compare le déplacement des petites molécules polaires et des grosses molécules polaires à travers la membrane.

Answer 21

Les petites molécules polaires auront de la facilité à passer, mais avec l’aide de protéines, alors que les grosses molécules polaires passent difficilement et nécessitent l’aide de protéines/canaux.

Question 22

Quelle sorte de molécule passe sans aide de protéines à travers la membrane? Donner des exemples.

Answer 22

Les molécules hydrophobes (O2, CO2, N2, hormones)

Question 23

Comment s’appelle le déplacement passif d’une substance d’une région où sa concentration est élevée vers une région où elle est basse?

Answer 23

Diffusion

Question 24

Comparer l’osmose et la diffusion.

Answer 24

Dans l’osmose, c’est l’eau qui se déplace vers les régions concentrées de soluté alors que dans la diffusion, le soluté se déplace vers les régions moins concentrées.

Question 25

Décrire les deux sortes de transport passif.

Answer 25

1. Diffusion simple: À travers la membrane, dans le sens du gradient.
2. Diffusion facilitée: Petites molécules déplacées dans le sens du gradient par un canal, transporteur ou pore. L’énergie provient d’un gradient électrochimique.

Question 26

Qu’est-ce qui différencie un pore, un canal et un transporteur?

Answer 26

• Pore: Toujours ouvert (ex: aquaporine)
• Canal: État ouvert ou fermé. Il différencie les solutés par charge et taille. Faible interaction entre protéine et soluté.
• Transporteur: Transport actif ou passif. Plus sélectif qu’un canal. Différencie les solutés par leurs propriétés chimiques.

Question 27

Décrire le transport actif primaire.

Answer 27

• Transport contre le gradient de concentration.
• L’énergie utilisée provient de l’hydrolase de l’ATP.
• Médié par une pompe ATPase.
• Plusieurs substances peuvent être transportées, mais toutes contre leur gradient.

Question 28

Décrire le transport actif secondaire.

Answer 28

• L’énergie utilisée provient d’un gradient électrochimique.
• Deux substances sont transportées; une dans le sens de son gradient et l’autre contre son gradient de concentration.
• Possible grâce aux symporteurs (2 substances du mm endroit vont au mm endroit) et antiporteurs (2 substances font un switch d’endroit).

Question 29

Quels sont les modes de régulation des canaux ioniques utilisés lors de la diffusion facilitée? (3)

Answer 29

1. Canaux contrôlés voltage-dépendants
2. Canaux contrôlés chimio-dépendants
3. Canaux contrôlés mécano-dépendants

Question 30

Décrire brièvement le fonctionnement d’une pompe Na+/K+ ATPase.

Answer 30

• Les deux substances sont déplacées contre leur gradient (transport actif primaire).
• Déplace le Na+ à l’extérieur et le K+ à l’intérieur de la cellule.
• ATP hydrolysé en ADP pour ouvrir et fermer la pompe.

Question 31

Quelle est la relation entre la température et la fluidité membranaire?

Answer 31

Puisqu’il est essentiel, pour beaucoup d’activités, que les membranes de la cellule restent fluides, les cellules répondent aux changements de températures en modifiant les types de phospholipides qui les composent en favorisant ceux qui ont plus d’acides gras insaturés. Donc membrane reste fluide.

Question 32

Quelle est la relation entre le cholestérol et la fluidité membranaire?

Answer 32

La plus grande partie des cholestérol est empaquetée dans les queues d’acides gras des phospholipides. Leur emplacement rend la bicouche plus raide tout en maintenant sa fluidité globale.

Question 33

Comment lire un profil d’hydrophobicité?

Answer 33

Le profil d’hydrophobicité évalue chaque acide aminé et si ils sont hydrophiles (pic vers le bas) ou hydrophobes (pic vers le haut). Les pics vers le haut déterminent aussi le nombre de domaines transmembramaires potentiels.