Module 10 Flashcards
Vrai ou faux? Toutes les cellules sont délimitées par une membrane.
Vrai.
Les eucaryotes possèdent des organites qui sont entourés de membranes. Quels sont ces organites et qu’est-ce que les membranes permettent?
Chez les eucaryotes, de nombreux organites intracellulaires (noyaux, mitochondries, chloroplastes, réticulum endoplasmique et appareil de Golgi) sont entourés de membranes.
Ces membranes intracellulaires permettent de maintenir un microenvironnement particulier, favorisant ainsi certains processus biochimiques qui autrement ne se produiraient pas ou du moins beaucoup plus difficilement.
Quelles sont les deux fonctions principales des membranes biologiques?
En plus de servir de barrières entre les cellules et leur environnement (monde extérieur), les membranes biologiques définissent les compartiments intracellulaires.
Que forment les lipides en solution aqueuse?
En solution aqueuse, les lipides forment des agrégats.
Comment les interactions des lipides avec l’eau varient?
Leurs interactions avec l’eau varient selon leur degré d’hydrophobicité.
Comment décrire les interactions entre les lipides hydrophobes dans une solution aqueuse?
Les lipides hydrophobes (comme les triacylglycérols et les cérides) ont tendance à s’associer sous forme de gouttelettes, en excluant les molécules d’eau, ce qui forme des agrégats instables entourés de clathrates.
Quelle est la relation entre les interactions hydrophobes et les clathrates?
Les interactions hydrophobes servent de forces motrices à la formation des clathrates.
Comment les lipides amphiphiles interagissent-ils en solution aqueuse?
Les lipides amphiphiles (acides gras, glycérophospholipides et sphingolipides) s’associent pour former des monocouches, des micelles, des bicouches ou des liposomes.
Comment se forment les monocouches et les micelles?
Des monocouches se forment spontanément lorsqu’une faible quantité d’acide gras est mélangée à l’eau. Si l’on augmente la concentration de cet acide gras, il y a formation de micelles, c’est-à-dire d’agrégats globulaires dont la surface est occupée par les groupements des têtes hydrophiles du lipide, les chaînes hydrophobes s’associant au centre de façon à exclure les molécules d’eau.
Pourquoi les lipides amphiphiles produisent des micelles sphéroïdales?
Les lipides amphiphiles à une seule chaîne (comme les acides gras) produisent des micelles sphéroïdales en raison de leur forme fuselée (leurs groupements hydrophiles sont plus larges que leurs chaînes).
Quels sont les lipides qui forment des bicouches lipidiques? Et pourquoi?
Les 2 chaînes hydrocarbonées des glycérophospholipides et des sphingolipides confèrent à ces lipides une forme plus ou moins cylindrique. Les contraintes stériques amènent ces molécules à former des bicouches lipidiques.
Comment est constituée une bicouche lipidique? Quelles sont les interactions qui les maintiennent?
Une bicouche est constituée de 2 feuillets. Dans chaque bicouche, les chaînes hydrophobes (appelées aussi queues) sont comprises entre les têtes hydrophiles qui sont en contact avec le milieu aqueux. Ce sont les interactions hydrophobes qui servent de forces motrices à la formation des bicouches lipidiques; par la suite, les forces de Van der Waals stabilisent leurs structures.
Qu’est-ce qui forme la base structurale des membranes biologiques?
Les bicouches lipidiques forment la base structurale des membranes biologiques.
Que sont les liposomes? Comment pouvons-nous les former? Sont-elles stables?
En laboratoire, il est possible de former des structures fermées que l’on appelle liposomes à partir de bicouches étendues. Ces structures sont très stables et contiennent une cavité aqueuse.
Que permettent les liposomes et grâce à quoi?
En raison de leur solubilité et de leur imperméabilité à plusieurs substances, les liposomes sont des véhicules prometteurs pour transporter des agents thérapeutiques vers certains tissus.
Une membrane typique est composée de quoi?
Une membrane typique est composée d’une bicouche lipidique à laquelle sont associées principalement des protéines, mais également des glucides.
Qu’est-ce que le modèle de la mosaïque fluide? Que décrit-il?
Le modèle de la mosaïque fluide décrit l’arrangement des lipides et des protéines dans la membrane. Selon ce modèle, la membrane est une structure dynamique dont les constituants sont mobiles. Les protéines sont liées aux lipides via 3 types de liens. Les glucides sont présents principalement sur la surface extracellulaire de la membrane plasmique sous forme de glycolipides ou de glycoprotéines.
Quels sont les principaux types de lipides qu’on retrouve dans les membranes?
Les glycérophospholipides (bactéries et eucaryotes)
Les sphingolipides (absents chez la plupart des bactéries)
Le cholestérol (principalement dans les cellules des animaux).
Le cholestérol peut-il former des bicouche par lui-même?
Puisque le cholestérol ne peut pas former de bicouches par lui-même, il est stabilisé par les autres lipides de la membrane.
Entre quoi varient la composition lipidique ainsi que le ratio lipides/protéines des membranes?
Les espèces
Les différents types de cellules (tissus) d’un organisme
Les organites d’une même cellule
Les feuillets internet et externe de la bicouche (ohénomène appelé asymétrie transversale)
Les différentes régions d’un même feuillet (phénomène appelé hétérogénéité latérale)
Qu’est-ce que la différence entre la composition de différentes membranes reflète?
La diversité biologique qu’assument les membranes.
Pourquoi dit-on qu’unie membrane est asymétrique?
On dit qu’une membrane est asymétrique parce que les phospholipides sont distribués asymétriquement entre les feuillets interne et externe de la bicouche lipidique.
Qu’est-ce que le phénomène d’asymétrie transversale?
On dit qu’une membrane est asymétrique parce que les phospholipides sont distribués asymétriquement entre les feuillets interne et externe de la bicouche lipidique. Ce phénomène est aussi appelé asymétrie transversale. La couche qui fait face à l’environnement a donc une composition différente de la couche qui fait face au cytosol. Cela permet à chaque couche de remplir des besoins particuliers de la cellule. Par exemple, la feuillet externe contient plusieurs lipides associés à des glucides; ces glycolipides participent à la reconnaissance cellulaire.
Qu’est-ce que l’hétérogénéité latérale?
La distribution des lipides et des protéines membranaires est également non uniforme à l’intérieur d’un même feuillet de la bicouche. On parle alors d’hétérogénéité latérale et c’est pourquoi on dit que les membranes sont hétérogènes.
Que sont les radeaux lipidiques? Ils sont un bon exemple de quoi?
Les radeaux lipidiques (« lipid rafts » en anglais) sont un excellent exemple de cette hétérogénéité. Ce sont des régions enrichies en cholestérol et sphingolipides qui forment des microdomaines moins fluides et plus ordonnés que le reste de la membrane. Certaines protéines membranaires s’associent spécifiquement aux radeaux lipidiques. Par exemple, certaines protéines participant à un même sentier métabolique ou à une même voie de transduction de signal sont localisées dans les radeaux lipidiques. Ces régions sont moins fluides et plus ordonnées, ce qui réduit le mouvement des protéines dans la membrane et leur permet de rester à proximité les unes des autres. Cette proximité est primordiale dans les phénomènes de canalisation métabolique.
Pourquoi dit-on que les membranes sont des structures dynamiques?
Les membranes sont des structures dynamiques, car les lipides de la bicouche sont en mouvement continuel. Il y a possibilité de rotation autour des liaisons C-C de chaque queue lipidique. De plus, les lipides et les protéines peuvent diffuser rapidement à l’intérieur d’un feuillet de la bicouche (diffusion latérale).
Qu’est-ce que la diffusion latérale?
Mouvement rapide des molécules de lipides et des protéines à l’intérieur d’un feuillet d’une bicouche lipidique.
Quelle est la différence entre la diffusion des protéines et des lipides? À quoi les compare-t-on?
En général, les protéines diffusent plus lentement que les lipides. On compare souvent les protéines membranaires à des icebergs flottant sur une mer de lipides; cependant, certaines sont immobiles.
Qu’est-ce que la diffusion transversale (flip-flop)? Qu’est-ce qui la facilite?
La tête hydrophile de la molécule, qui est fortement hydratée, doit alors traverser la région hydrophobe de la bicouche. Étant donné que la barrière d’énergie associée à ce mouvement est très élevée, la diffusion transversale est extrêmement lente. Les flippases et les floppases sont des protéines membranaires qui facilitent la diffusion transversale en utilisant de l’ATP.
La fluidité de la membrane varie en fonction de quoi? Qu’est-ce que cela affecte au sein d’une membrane?
En plus de modifier l’organisation de la bicouche, la transition de phase, c’est-à-dire le passage entre la phase gel et la phase cristal liquide, affecte les fonctions de catalyse et de transport des protéines membranaires.
À basse température, la membrane est sous forme de gel (phase gel). Les chaînes hydrocarbonées des lipides sont alors ordonnées et étendues à leur maximum. L’épaisseur de la bicouche est donc maximale.
Lorsqu’on élève la température, les chaînes deviennent plus mobiles, ce qui donne une structure plus désordonnée appelée phase cristal liquide.
De quoi dépend la température de transition (Tm) d’une membrane?
La température de transition (Tm) d’une membrane dépend à la fois de la longueur et du degré de saturation des chaînes formant les groupements acyles des phospholipides.
Qu’est-ce qui fait augmenter une température de transition?
Plus une chaîne est longue, plus elle peut former d’interactions non covalentes avec les chaînes voisines, ce qui augmente la stabilité de la bicouche et par conséquent la température de transition.
Quand est-ce que la température de transition diminue?
Par contre, la température de transition diminue lorsque le nombre de doubles liaisons C=C augmente. Les bicouches contenant principalement des acides gras saturés forment des structures rigides, compactes, et organisées. En revanche, les acides gras insaturés entraînent un certain désordre, ce qui rend la membrane plus fluide. Puisque les doubles liaisons introduisent une courbure, les chaînes ne peuvent plus s’aligner de façon aussi compacte et ordonnée.
Comme on le sait, les forces de van der Waals dépendent de la distance entre les atomes. Puisque cette distance augmente lorsque les chaînes lipidiques sont moins ordonnées, les forces de van der Waals sont moins importantes.
De même, les interactions hydrophobes sont moins fortes lorsque les molécules hydrophobes ne peuvent plus s’associer de façon compacte.
Qu’est-ce que la température de transition?
Température à laquelle la membrane change de phase. En dessous de cette température, elle est dans la phase gel; au-dessus, elle est dans la phase cristal-liquide.
Comment le cholestérol affecte la fluidité de la membrane?
Chez les animaux, le cholestérol, qui est une molécule rigide, affecte également la fluidité de la membrane. Ce lipide a un effet particulier. À haute température, il interfère avec le mouvement des chaînes d’acides gras voisines, ce qui diminue la fluidité de la membrane. À basse température, il perturbe l’organisation compacte des chaînes, augmentant ainsi la fluidité des membranes. Le cholestérol aide donc à maintenir la fluidité de la membrane sur un plus grand intervalle de températures, mais n’affecte pas la température de transition.
Quel est l’intervalle de température qui permet aux membranes biologiques de passer de la phase gel à la phase cristal liquide?
Habituellement, les membranes biologiques passent graduellement de la phase gel à la phase cristal liquide sur un intervalle de températures variant de 10 °C à 40 °C.
Comment les bactéries et certains animaux à sang froid régulent la fluidité de leur membrane?
Les bactéries et certains animaux à sang froid comme les poissons ajustent la proportion de leurs acides gras insaturés afin de maintenir un niveau constant de fluidité dans leurs membranes à diverses températures
Où retrouve-t-on les archaebactéries?
On retrouve les archaebactéries dans des environnements extrêmes où la température, le pH et/ou la concentration en sels sont aux limites ultimes des conditions permettant la vie. C’est pourquoi on appelle ces organismes des extrémophiles.
Quelles sont les caractéristiques particulières des archaebactéries qui leur permettent de survivent à des conditions extrêmes?
Pour survivre à ces conditions extrêmes, les archaea possèdent des caractéristiques particulières, dont une membrane plasmique ayant une structure et une composition inhabituelles.
Comment caractériser la composition de la membrane plasmique des archaebactéries?
La membrane plasmique des archaea n’est pas constituée d’une bicouche, mais plutôt d’une monocouche formée d’un isoprénoïde, le caldarchaeol. Le caldarchaeol traverse complètement la membrane. Ce lipide est composé de 2 molécules de glycérol et de 2 chaînes d’unités d’isoprène rattachées par des liens éthers (plus stables que les liens esters). Ceci confère une stabilité exceptionnelle à la membrane.
Quels sont les rôles des protéines membranaires?
Les protéines membranaires participent au transport des nutriments et des déchets, au transfert de l’information entre l’environnement et le cytoplasme (aussi appelé la transduction du signal, module 11), à la reconnaissance cellulaire ainsi qu’à la production d’énergie.
Quelles sont les trois classes de protéines membranaires? Selon quoi sont-elles catégorisées?
Elles sont classées selon leur mode d’association à la bicouche.
Protéines transmembranaires (aussi appelées protéines intégrales ou intrinsèques)
Protéines périphériques (aussi appelées protéines extrinsèques)
Protéines ancrées à un lipide membranaire
Par quoi les protéines périphériques sont liées à la membrane?
Par des forces ioniques, les liaisons H et les interactions hydrophobes.
Par quoi les protéines transmembranaires sont liées à la membrane?
Par les interactions hydrophobes.
Par quoi les protéines ancrées à un lipide membranaire sont liées à la membrane?
Par les liaisons covalentes.
Par quoi les protéines périphériques sont libérées de la membrane?
Par l’augmentation de la force ionique ou par un changement de pH.
Par quoi les protéines transmembranaires sont libérées de la membrane?
Par des agents dénaturation (détergents) et par sonication (bris des membranes).
Par quoi les protéines ancrées à un lipide membranaire sont libérées de la membrane?
Par l’hydrolyse enzymatique (phospholipase).
Quelles sont les protéines qui traversent complètement la membrane?
Les protéines transmembranaires.
Qu’est-ce qu’un segment transmembranaire?
Région hydrophobe d’une protéine transmembranaire qui est localisée à l’intérieur de la membrane.
Comment caractériser les régions des protéines transmembranaires qui interagissent avec la section hydrophobe de la bicouche lipidique?
Les régions interagissant avec le cœur hydrophobe de la bicouche lipidique sont riches en résidus hydrophobes. On appelle ces régions segments transmembranaires.
Les régions présentes à l’interface lipide-eau des protéines transmembranaires contiennent quoi?
Les régions présentes à l’interface lipide-eau (sur la surface interne ou externe) contiennent de nombreux résidus polaires ou chargés.
Selon quoi les protéines transmembranaires sont classées?
Le nombre de segments transmembranaires et leur orientation dans la membrane.
Combien de segments transmembranaires contiennent les protéines transmembranaires?
Environ 10 à 30% des protéines transmembranaires n’ont qu’un seul segment transmembranaire; les autres en contiennent 2 à 12.
Comment le nombre de segments transmembranaires peut être prédit?
Le nombre de segments transmembranaires peut être prédit en analysant le profil d’hydropathie de la séquence protéique.
Qu’est-ce que l’hydropathie ?
Il faut se rappeler que l’hydropathie réfère à l’hydrophobicité relative de chaque acide aminé; c’est le changement d’énergie libre accompagnant le transfert d’un résidu d’acide aminé d’une bicouche lipidique vers l’eau.
Un segment transmembranaire correspond à quelle structure?
Un segment transmembranaire correspond très souvent à une hélice α d’une vingtaine de résidus.
Comment caractériser les segments transmembranaires de la bactériorhodopsine?
Les 7 segments transmembranaires de la bactériorhodopsine sont tous des hélices α de 25 résidus traversant la bicouche lipidique presque perpendiculairement à son plan.
Est-ce que certaines protéines transmembranaires possèdent des feuillets β? Donnez des exemples.
Plusieurs protéines transmembranaires telles que les porines possèdent des feuillets β qui s’enroulent pour former une barrique β.
Avec quoi les protéines périphériques sont-elles liées?
Les protéines périphériques sont liées à la surface de la membrane via différents types d’interactions non covalentes, soit avec des lipides membranaires soit avec des protéines transmembranaires.
Les protéines membranaires ancrées à un lipide sont attachées comment à la membrane? Elles sont ancrées à quels lipides?
Les protéines membranaires ancrées à un lipide sont attachées à la membrane par un lien covalent. Le lipide qui sert d’ancre est inséré dans la double couche. Les protéines peuvent être ancrées à :
Un acide gras
Un isoprénoïde
Un glycosylphosphatidylinositol (ancre GPI)
Quand a lieu une acylation avec les protéines membranaires ancrées à un lipide?
On parle d’acylation (ajout d’un groupement acyle) lorsque les protéines membranaires sont liées à un acide gras, le plus souvent à l’acide myristique ou palmitique.
Quand a lieu une prénylation avec les protéines membranaires ancrées à un lipide?
Lorsqu’elles sont liées à une chaîne d’isoprénoïdes, on parle de prénylation. Les groupements prényle (résidu d’isoprénoïde) que l’on rencontre le plus souvent sur les protéines membranaires sont le farnésyle et le géranylgéranyle.
De quoi sont constituées les ancres GPI?
Les ancres GPI (glycosylphosphatidylinositol) forment le type d’ancrage le plus élaboré. Elles sont constituées d’un résidu de phosphatidylinositol lié à un court oligosaccharide auquel est attaché un résidu de phosphoéthanolamine.
C’est ce résidu de phosphoéthanolamine qui forme un lien amide avec la protéine. La portion 1,2-diacylglycérol du GPI est insérée dans la membrane. Les protéines liées à une ancre GPI sont présentes seulement sur la surface externe de la membrane cellulaire.
Qu’est-ce qu’une acylation?
Réaction chimique au cours de laquelle un groupement acyle est ajouté à une molécule.
Qu’est-ce qu’un ancre GPI?
Structure contenant un phosphatidylinositol, un oligosaccharide et une phosphoéthanolamine permettant l’ancrage de certaines protéines membranaires. Les groupements acyles de l’ancre GPI sont enfouis dans la membrane, tandis que la portion phosphoéthanolamine est liée à la protéine.
Qu’est-ce qu’un groupement acyle?
Terme utilisé pour désigner la portion RC=O contribuée par un acide carboxylique dans une molécule plus complexe.
Qu’est-ce qu’une bicouche lipidique?
Double couche de lipides dans laquelle les chaines hydrophobes sont associées les unes aux autres à l’intérieur et les groupements hydrophiles de la tête sont tournés vers le milieu aqueux.
Qu’est-ce que la diffusion latérale?
Mouvement rapide des molécules de lipides et des protéines à l’intérieur d’un feuillet d’une bicouche lipidique.
Qu’est-ce que la diffusion transversale (flip-flop)?
Passage des molécules de lipides et des protéines d’un feuillet de la bicouche lipidique à l’autre feuillet. Ce mouvement est favorisé par les flippases et les floppases qui consomment de l’énergie sous forme d’ATP.
Que sont les flippases/floppases?
Protéine facilitant la diffusion transversale des lipides ou protéines dans une bicouche lipidique.
Qu’est-ce qu’une micelle?
Structure qu’adoptent certains lipides amphiphiles lorsqu’ils sont présents dans l’eau. Les régions hydrophiles sont en contact avec l’eau, tandis que les régions hydrophobes sont associées les unes aux autres à l’intérieur de la structure.
Qu’est-ce qu’un liposome?
Vésicule formée d’une bicouche lipidique refermée sur elle-même emprisonnant un compartiment aqueux.
Qu’est-ce que le modèle de la mosaïque fluide?
Modèle proposé pour décrire la structure des membranes biologiques. Dans ce modèle, la membrane a une structure dynamique dans laquelle les molécules pivotent et se déplacent rapidement dans le plan de la bicouche. Ce terme décrit à la fois la composition hétérogène et le comportement dynamique des membranes biologiques.
Qu’est-ce qu’une mono couche lipidique?
Organisation qu’adoptent certains lipides amphiphiles lorsqu’ils sont présents dans l’eau en une faible concentration. Les régions hydrophiles sont en contact avec l’eau, tandis que les régions hydrophobes s’alignent vers l’extérieur de l’eau.
Qu’est-ce qu’une prénylation?
Réaction chimique au cours de laquelle un isoprénoïde est lié de façon covalente à un résidu cystéine d’une protéine.
Qu’est-ce qu’une protéine périphérique?
Protéine faiblement associée soit aux lipides soit aux protéines intrinsèques de la membrane par des interactions non covalentes. Ces protéines pénètrent peu ou pas du tout la membrane. Synonyme: protéine extrinsèque.
Qu’est-ce qu’une protéine transmembranaire?
Protéine fortement associée à la membrane par des interactions hydrophobes au cœur de la bicouche lipidique. Ces protéines traversent complètement la membrane. Synonyme : protéine intrinsèque ou intégrale.
Qu’est-ce qu’un segment transmembranaire?
Région hydrophobe d’une protéine transmembranaire qui est localisée à l’intérieur de la membrane.
Qu’est-ce qu’un réseau lipidique?
Microdomaine de la membrane plasmique, riche en cholestérol et en sphingolipides. C’est une région moins fluide et plus ordonnée que le reste de la bicouche.
Qu’est-ce que la transduction du signal?
Processus par lequel un signal extracellulaire est converti en signal intracellulaire (voir module 11). C’est la façon qu’un organisme reçoit et interprète l’information provenant de son environnement.
