Membranes lipidiques Flashcards
Que peut on dire de la molécule d’eau?
Que se passe-t-il quand il y en a plusieurs?
= molécules polaire
- 1 atome d’oxygène plus électronégatif (que l’hydrogène) -> attire des électrons (nuage d’e-)
-> fraction de charge négative - 2 atomes d’hydrogènes
-> fractions de charges positives
Quand il y a plusieurs molécules d’eau:
- Interactions de type électrostatiques entre les parties chargées positivement (H) et celles chargées négativement (O) = LIAISONS HYDROGÈNES (pas covalente, instable)
Pourquoi la goutte d’eau ne s’étale pas sur la feuille (alors qu’il y a la pesanteur)?
(+ex dans le corps)
Toutes les molécules d’eau contenues dans la goutte s’attirent entre-elles:
- Molécules d’eau à l’intérieur de la goutte établissent des liaisons hydrogènes
- Celles en périphérie de la goutte crée des liaisons H vers l’intérieur de la goutte d’eau = Tension superficielle (force qui attire les molécule d’eau vers l’intérieur de la goutte)
Ex: tension superficielle dans les alvéoles pulmonaires
Quel est l’effet de la présence de liaisons hydrogènes entre molécules d’eau quand on rajoute d’autres molécules diverses? (2 cas de figure)
- Si molécules ajoutées sont capables de se polariser:
-> Présence d’atomes électronégatifs sur la molécule (N/O)
= formation de liaisons H avec l’hydrogène de l’eau - Si molécules ajoutées sont incapables de se polariser:
-> Présence d’atome non-électronégatifs (C/H)
= pas de liaisons
- Quels sont les atomes électronégatifs?
- Comment s’appelle une molécules qui possède beaucoup de ces atomes?
- Oxygène/ Azote
- Molécule contenant beaucoup d’atomes d’oxygène et/ou d’azote se polarise (-> séparations de charges avec zones chargées + ou -) = molécule polaire
Qu’est-ce qu’une molécule hydrophile?
Exemple?
Molécule polaire capable de former des liaisons hydrogènes (interagir) avec les molécules d’eau
-> Elle de dissout dans l’eau
Ex: Saccharose
Qu’est-ce qu’une molécule hydrophobe?
Molécule incapable de se polariser (peu de O ou N) et par conséquent incapable de former des liaisons H avec les molécules d’eau
-> molécules souvent composées de beaucoup de C et H
Que se passe-t-il quand on met une molécule hydrophobe dans de l’eau?
- Molécules d’eau s’attirent (forment des liaisons H) entre-elles
- Molécules hydrophobes se rassemblent entre elles et forment des liaisons de Van des Waals (qui demandent une certaine proximité)
=> Séparation entre molécules hydrophobes et phase aqueuse avant tout dûe au fait qu’elles n’établissent pas des liaisons H avec l’eau
Molécule d’éthanol:
- Combien de carbones?
- Quelle est sa fonction?
- Polaire ou apolaire?
- Comment peut-il être utilisé?
- 2
- Fonction alcool: OH
- Polaire (mais moins que H2O car chaine carbone apolaire) au niveau du groupe OH
- Solvant qui établie des liaison hydrogènes entre molécules du solvant mais moins que l’eau
Que se passe-il quand on met une molécule hydrophile dans de l’éthanol (solvant)?
Elle se dissout (car la molécule hydrophile (soluté) va crée des liaisons H, plus que l’éthanol)
Que se passe-il quand on met une molécule hydrophobe dans de l’éthanol (solvant)?
Pourquoi?
Qu’est-ce que ça entraîne comme possibilité ?
Elle ne va pas vraiment se séparer des molécules d’éthanol car les molécules d’éthanol s’attirent entre-elles mais pas si fort (comparé aux molécules H2O)
-> force d’exclusion de la molécule hydrophobe est faible
-> Molécule hydrophobe peut flotter au milieu de la phase d’éthanol et a des interactions transitoires avec les parties hydrophobes de l’éthanol (CH)
=> Possible de mettre une molécule hydrophobe en solution dans de l’éthanol
Définition des lipides en biologie:
Les lipides biologiques sont des molécules insolubles dans l’eau mais solubles dans les solvants organiques (solvant organique typique = éthanol)
= molécules hydrophobes
Est-ce que l’ADN se dissout bien dans l’eau?
Oui, très hydrophile (c’est un acide)
Principaux types (4) de lipides biologiques (+exemples):
- Triglycérides (huile d’olive)
- Acides gras (détergents)
- Phospholipides (acide phosphatidique)
- Stéroïdes (cholestérol)
Comment sont formées les triglycérides (huile d’olive) ?
Nom de la réaction
Triesters d’acides gras (acide oléique) + glycérol
- Molécule de glycérol = 3C reliés entre eux qui portent chacun une fonction alcool (OH)
-
Acide gras se lie sur chacune de ces fonctions OH = triglycéride
-> Groupe OH des acides gras réagit avec groupe OH du glycérol (O de acide gras et H de glycérol éliminés)
-> H du glycérol + fonction OH de l’acide de l’acide gras sont utilisés pour former une liaison ester = ESTÉRIFICATION -> liaisons covalente entre O et C (x3 au niveau des trois fonctions OH)
-> Plusieurs triglycérides différents -> variation de la composition exacte de la chaîne latérale hydrophobe du glycérol (plus ou moins longues)
Quelle est la propriété principale des triglycérides génériques?
Elles sont hydrophobes (très petite partie hydrophile mais elle ne compte pas)
-> 3 acides gras
-> molécule la plus hydrophobe de notre organisme
Qu’est-ce qu’une émulsion?
Solution contenant des microgoutelettes (de molécules hydrophobes) en suspension (dans la phase aqueuse)
-> Présentes dans notre organisme et dans nos aliments
Exemple de molécule qui peut empêcher la fusion des émulsions: (+ex)
Molécules amphiphiles qui recouvrent les mircogoutelettes hydrophobes en faisant en sorte qu’elles aient un extérieur hydrophile:
-> Lécithine (jaune d’œuf)
Pour quelle raison une cellule peut avoir une taille particulièrement grande? (+ex)
Elle stock une grosse gouttelette lipidique (triglycéride) qui se sépare de la phase aqueuse à l’intérieur de la cellule -> stock d’énergie
Adipocyte:
Où peut-on trouver des triglycérides dans notre organisme?
Dans toutes les cellule (ex: adipocyte)
Quelle est la fonction principale des triglycéride dans notre organisme?
= lipides de stockage
-> Permettent de stocker de l’énergie (hydrocarbures) à l’intérieur de nos cellule
Comment sont formées les molécules d’Acide gras?
- Possède deux O liés à un C dont 1 est chargé négativement (O-)
-> COOH (groupe CARBOXYLE) - Chaîne CH
Quelle est la propriété principale des Acides gras?
Ils sont amphiphiles (=amphipatiques) à pH basique -> possèdent une partie très hydrphile (O=C- O-) et une partie très hydrophobe (chaîne CH)
Que se passe-t-il quand on met des acides gras dans de l’eau?
Décrire le phénomène
=> Formation de micelles d’acide gras
= Arrangement de molécules d’acide gras avec les parties hydrophiles dirigées vers l’extérieur (interagissent avec l’eau) et les parties hydrophobes dirigées vers l’intérieur
-> Cœur hydrophobe et surface hydrophile = forme stable (savon)
≠ gouttelettes d’huile (= amas hydrophobes rejetées par l’eau, beaucoup plus gros)
Qu’est-ce que la saponification?
Réaction spontanée ou pas? Condition?
+ donner formule de la réaction
Réaction qui, à partir de triglycérides, forme de l’acide gras (principe du savon -> micelle de savon qui renferment la graisse)
-> Réaction spontanée en particulier à pH basique (car comme les acides gras ont une fonction acide O-, ils réagissent mieux en milieu basique)
3NaOH + triglycéride -> 3Acide gras + Na+ + glycérol
Exemples de molécules amphiphiles de synthèse qui restent polaires même à pH acide:
Sodium dodecyl sulfate (SDS)
-> Na+
-> 12 carbones
-> groupement sulfate
Ex: savons détergents liquides, dentifrice….(variants du SDS)
Structure de l’acide phosphatidique (le plus simple des phospholipides)
- Molécule de glycérol
- 2 des fonctions alcool de la molécule de glycérol sont occupées par des acides gras
- 3ème fonction alcool occupée par un groupement phosphate (=hyperhydrophile -> porte 2 charges négatives sur les O)
Quelle est la propriété principale des phospholipides? (+exs)
Forment quoi dans l’eau?
Molécule amphiphile/amphipatique -> grande partie hydrophile (groupe phosphate) et grande partie hydrophobe (acides gras) => formation de (micelles)/bicouches lipidiques dans l’eau
Il existe des tas de phospholipides différents et variables (ajout de molécules) -> propriétés varient selon la taille des parties hydrophiles et hydrophobes et le type de molécules hydrophobes
Ex: acide phosphatidique, phosphatidylcholine….
Les phospholipides sont-ils les seuls lipides à être amphipatiques?
Exemple…
NON
Ex: glycolipide (partie sucre hydrophile + chaîne CH hydrophobe)
Quel est le problème des micelles formées par les phospholipides?
Solution?
2 parties hydrophobes (triglycéride) = phospholipides sont grandes
-> les phospholipides peuvent adopter une conformation de micelles dans l’eau mais pas très stables
Solution: BICOUCHE LIPIDIQUE
Comment est formée une bicouche lipidique?
Chaque molécule de phospholipide s’arrange avec sa partie hydrophobe vers l’intérieur (cœur hydrophobe) de la bicouche et sa partie hydrophile vers l’extérieur pour interagir avec l’eau = membrane avec extérieurs (de chaque côté) hydrophiles
-> connexions aux extrémités, bicouches lipidiques de nos cellules se referment sur elles-mêmes
2 conformations possibles lorsqu’on met des phospholipides dans de l’eau:
- Micelles (pas très stables)
- Bicouche lipidique
Quelle est la propriété principale des stéroïdes?
Exemple?
Molécules un tout petit peu amphiphiles mais petite partie hydrophile (1 seule fonction OH) et grosse partie hydrophobe (CH))
Ex: le cholestérol:
Que se passe-t-il lorsqu’on introduit du cholestérol dans les cellules?
Cholestérol (OH + chaîne hydrophobe) se place/s’insère dans les membranes (bicouches lipidiques) et se glissent entre les molécules de phospholipides (fonction OH vers l’extérieur et chaîne hydrophobe à l’intérieur de la membrane)
Pourquoi les membranes cellulaires ont besoin de cholestérol? (2)
Cholestérol modifie les propriétés biophysiques des membranes:
- Fluidité
- Capacité à être imperméables
Ex: membrane plasmique
Comment appelle-on la membrane qui entoure une cellule?
Membrane plasmique
-> sépare l’intérieur de la cellule du milieu extérieur (extracellulaire)
Qu’est-ce que le cytoplasme?
Tout le contenu de la cellule, y compris compartiments intracellulaires
Qu’est-ce que le cytosol?
Le contenu de la cellule, sauf compartiments intracellulaires
Est-ce que les globules rouges contiennent des compartiments intracellulaire?
Non, ce sont les cellules les plus simples
Comment observer une membrane au microscope électronique?
-> Utilisation d’un colorant hydrophile qui se lie sur les têtes hydrophiles des phospholipides à l’extérieur de la membrane
Qu’est-ce qu’une membrane cellulaire (peut aussi entourer les compartiments intracellulaires)?
Nature/Rôle/Parties/Épaisseur
Bicouche lipidique
-> Sépare le milieu extracellulaire du cytosol
-> Composée d’un feuillet externe (côté extracellulaire) et d’un feuillet interne (côté cytosol)
-> Épaisseur: 3-4nm
Quand est-ce que les protéines sont solubles?
Quand elles sont repliées (a.a. hydrophobes “cachés”)
- Les acides aminés non polaires sont-ils hydrophobes?
- Comment est leur chaîne latérale?
- Oui (par définition)
- Chaîne latérale faite de carbones et d’hydrogènes
De quelles façons les protéines peuvent-elles être associées à la membrane? (3 possibilités)
Protéines = hydrophiles (en solution dans le milieu extérieur ou dans le cytoplasme)
3 possibilités:
- Protéine couplée à un lipide (covalente) = formation d’une molécule amphiphile avec le lipide à l’intérieur de la membrane et la protéine à l’extérieur -> des deux côtés de la membrane
- Protéine périphérique attachement à une autre protéine transmembranaire (ou couplée à un lipide)
- Protéines transmembranaires
-> 3 parties: extracellulaire /cytoplasmique / qui traverse la membrane
Structure d’une protéine transmembranaire simple:
3 domaines:
- Extracellulaire/ luminal
- Transmembranaire
- Cytosolique
Comment le domaine transmembranaire (hydrophile) des molécules transmembranaire peut-il rester dans un milieu hydrophobe (la membrane) (2)?
Quelles sont les 2 chaînes latérales (a.a.) hydrophobes ?
- But= mettre les acides aminés avec chaînes latérales hydrophobes dans la membrane:
- Leucine
- Valine
Problème: a.a. avec chaînes latérales polaires (N et O)-> impossible de laisser ces structures hydrophiles dans un milieu hydrophobe
- Création de liaisons hydrogènes entre groupements NH et C=O des 2 liaisons peptidiques qui engagent les parties polaires (= parties hydrophiles “cachées”)
= HÉLICES ALPHA
-> toutes molécules capables de former des liaisons hydrogènes interagissent entre elles = mobilisation des liaisons hydrogènes potentielles pour former l’hélice alpha
-> a.a. hydrophobes en périphérie de l’hélice
Combien d’a.a. environ dans la périphérie 1 hélice alpha?
~20 a.a. (~3 par tour, 5 à 6 tours) hydrophobes qui s’arrangent sous forme d’hélice alpha à la périphérie
= organisation stable en milieu hydrophobe (membrane)
Pourquoi dit-on que la membrane est une mosaïque fluide?
Car la grande majorité des protéines transmembranaires diffusent dans la membrane (diffusion/mobilité latérale)
∆! Certaines protéines ne diffusent pas: restriction à la mobilité latérale
Qu’est-ce que la diffusion latérale des prot transmembranaires?
Leur capacité à se déplacer sans problème le long de la membrane (aucune liaison ne les retient)
-> les prot transmembranaires peuvent se déplacer sans souci dès lors que les hélices alpha restent en milieu intra-membranaire
Quelle expérience a révélé l’existence de la diffusion latérale? (protocole)
Expérience de fusion cellulaire:
- Attachement d’anticorps fluorescents à l’extérieur de deux cellules mères (souris et humaine)
- Fusion cellulaire
- Formation d’un hétérocaryon (cellule à 2 noyaux différents)
- Répartition/dispersion des molécules de chaque cellules mères dans toutes la membrane de l’hétérocaryon (mélange)
Quelles expérience permet de mesurer la vitesse de diffusion latérale (3)?
PHOTOLYSE LASER:
-
Marquage (anticorps fluorescents)
-> cellules vivantes, pas besoin de fixer car on veux observer la membrane (pas de perméabilité) -
Photolyse laser (illumination puissante d’une partie de la cellule)
-> anticorps de cette partie perdent leurs fluorescence - Observation et suivi de la diffusion latérale dans le temps (mesure de l’intensité de fluorescence)
Quels sont les deux moyens les plus simples d’empêcher la mobilité latérale d’une protéine transmembranaire?
Protéines transmembranaires immobiles grâce à leur:
- Attachement au cytosquelette de la C
- Attachement à la matrice extraC
Quels sont les quatre moyens d’empêcher la mobilité latérale d’une protéine transmembranaire? (4 en tout)
- Attachement au cytosquelette de la cellule
- Attachement à la matrice extracellulaire
- Attachement à une autre cellule
- Barrières de diffusion
En quoi consiste l’attachement d’une protéine transmembranaire à une autre cellule pour empêcher sa mobilité latérale?
Qu’est-ce que ça permet?
- Protéines capturées dans la zone de contact entre les deux cellules (ne peuvent plus diffuser) -> interaction avec une autre prot dans la cellule d’en face
- Permet la création de microdomaines spécialisés à l’intérieur de la membrane de la cellule = fonctionnellement très important
En quoi consiste la formation de barrières de diffusion des protéines transmembranaires pour empêcher leur mobilité latérale (conditions + formation + résultat)?
-> Moyen de restriction de mobilité latérale spécifique à certaines cellule qui font face à deux environnement différents (cellules de la vessie: de chaque côté de l’épithélium: urine / milieu intérieur-> cellule doit être résistante tout en se nourrissant)
-> JONCTIONS SERRÉES: contact entre 2 cellules côte à côte tellement étroit que les protéines présentes sur une face de la cellule ne peuvent plus passer => 1 cellule doit établir des jonctions serrées avec toutes les cellules qui l’entourent
Pour un épithélium, 3 parties des cellules en jonctions sérrées: Face apicale (vers le haut, apex), face latérale (sur le côté), lame basale (vers le bas)
Protéines de la face apicale diffusent librement sur la face apicale mais ne peuvent pas passer à travers les jonctions serrées = différences de compositions entre les phases cellulaires
Fonctions des membranes cellulaires(3):
- Contact intercellulaires (juxtaposition des membranes de deux cellules)
- Barrière sélective (empêche le passage des ions, grosses molécules chargées ou polaires hydrophiles (a.a./glucose))
- Réception/conversion de signaux (chimiques)
Que se passe-t-il quand on veut qu’une molécule hydrophile traverse une membrane cellulaire?
Protéines transmembranaires assemblées pour former un canal pour permettre un passage CONTRÔLÉ/RÉGULÉ
Que sont capables de faire les prot transmembranaires concernant les signaux chimiques? (+ex)
Comme elles dépassent vers l’extérieur de la membrane, elle peuvent les sentir les signaux et faire passer l’information à travers la membrane et convertir cette information en un signal à l’intérieur de la cellule
Ex: facteur de croissance, phosphorylation
