Module 11 : les membranes biologiques - 2e partie Flashcards
Que font les membrane physiologique?
Elles séparent physiquement les cellules de leur environnement et délimitent leurs compartiments intracellulaires.
Quelle sorte de barrière est une membrane physiologique? Pourquoi?
Barrières semi-perméables.
Puisqu’elles empêchent le passage (par diffusion) de la plupart des molécules
(5) fonctions des membranes biologiques?
Importation des nutriments Production d'énergie (ATP) Transduction du signal Interaction cellule-cellule Reconnaissance
Qu’est-ce qui participe aux interactions cellule-cellule et à la reconnaissance cellulaire?
glycolipides et glycoprotéines
Le transport membranaire est vital pour qui?
Toutes les formes de vie
Que doit faire une cellule?
elle doit pouvoir importer ses nutriments et exporter ses déchets
Qu’est-ce qui régule le flux des molécules qui entrent et qui sortent ?
La membrane
Diffusion simple : 1- protéines impliquées = aucune 2- mouvement du soluté 3- source d'énergie 4- types de molécules transportées
1- protéines impliquées = aucune
2- mouvement du soluté = selon le gradient de concentration
3- source d’énergie = aucune
4- types de molécules transportées = molécules lipophiles et petites molécules non-chargées
Diffusion simple : 1- protéines impliquées = pores et canaux 2- mouvement du soluté 3- source d'énergie 4- types de molécules transportées
1- protéines impliquées = pores et canaux
2- mouvement du soluté = selon le gradient de concentration et selon le potentiel électrique
3- source d’énergie = aucune
4- types de molécules transportées = ions et molécules polaires
Transport passif : synonyme 1- protéines impliquées 2- mouvement du soluté 3- source d'énergie 4- types de molécules transportées
synonyme = diffusion facilité
1- protéines impliquées = protéines de transport, transporteurs, perméases, pompes
2- mouvement du soluté = selon le gradient de concentration et selon le potentiel électrique
3- source d’énergie = aucune
4- types de molécules transportées = grosse molécule et molécules chargées
Transport actif primaire 1- protéines impliquées 2- mouvement du soluté 3- source d'énergie 4- types de molécules transportées
1- protéines impliquées = protéines de transport, transporteurs, perméases, pompes
2- mouvement du soluté = contre le gradient de concentration et contre le potentiel électrique
3- source d’énergie = ATP et lumière
4- types de molécules transportées = grosses molécules et molécules chargées
Transport actif secondaire 1- protéines impliquées 2- mouvement du soluté 3- source d'énergie 4- types de molécules transportées
1- protéines impliquées = protéines de transport, transporteurs, perméases, pompes
2- mouvement du soluté = contre le gradient de concentration et contre le potentiel électrique
3- source d’énergie =potentiel électrique
4- types de molécules transportées = grosses molécules et molécules chargées
Types de molécules transportées par endocytose et exocytose?
Macromolécules
Perméabilité de la membrane?
Perméabilité sélective (semi-perméable)
Imperméable à toutes les molécules lipophiles (hydrophobe) et certaines molécules non-chargées
Quelles sont les molécules hydrophobes et petites molécules non charges? Comment elle entre dans la membrane?
molécules hydrophobe comme les stéroïdes
Eau, oxygène, gaz carbonique
DIffusion simple au travers de la bicouche lipidique sans l’aide de protéines
Sens de la diffusion simple? type de processus?
selon le gradient de concentration (de la région la plus concentrée vers la moins contentrée)
Processus spontané
Pourquoi les êtres vivants utilisent les protéines de transport?
Pour faire passer la plupart des molécules polaires ou chargées au travers de la membrane
Quelles sont les protéines de transport? Sont-elle modifiée lors du transport?
Protéines transmembranaires (intrinsèques ou intégrales)
Certaines servent de passage en ne subissant aucune modification, alors que d’autres transportent les molécules en changeant de conformation
3 types de protéines transmembranaires qui interviennent dans quoi?
Dans le traffic des molécules polaires et ion:
1- pores et canaux
2- transporteurs passifs
3- transporteurs actifs (primaires et secondaires)
Ou on trouve les pores? Et les canaux?
Pores = procaryotes Canaux = eucaryotes
Qu’est-ce que font les pores et canaux?
tunnel qui, dans leur partie centrale, laisse passer les ions et les petites molécules polaires dans les 2 directions sans énergie, car dans le sens du gradient de concentration
De quoi résulte le potentiel électrique de la membrane de la plupart des cellules? Qu’est-ce qui est thermodynamiquement favorisé?
Accumulation de charges négatives à l’intérieur de la cellule.
Transport des cations (Na+, K+, Ca2+) depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cellule
Canaux spécifiques?
Certains canaux sont extrêmement spécifique pour les ions ou les molécules qu’elles transportent, tandis que d’autres peuvent transporter diverses espèces de tailles, charges, et structures similaires
Comment certains canaux peuvent s’ouvrir/ fermer? Qu’est-ce que ça permet?
réponse à des signaux spécifiques
Permet de réguler le mouvement des ions ou des molécules
Comment sont appelées les protéines transmembranaises qui transporte les molécules en changeant de conformation?
Transporteurs, perméases, ou pompes
Qu’est-ce que le transport uniport?
Lorsque la protéine ne transporte qu’un seul type de soluté à travers la membrane
Qu’est-ce que le transport symport?
Lorsque le transporteur laisse passer simultanément 2 types de molécules dans la même direction
Qu’est-ce que le transport antiport?
Laisse passer 2 types de molécules dans des directions opposées
(3) types de transport membranaires qui font appels aux transporteurs?
Transport passif
Transport actif primaire
Transport actif secondaire
Que fait le transport passif?
transport de plus grosses molécules ou molécules chargées (ions)
Transport passif = diffusion?
Oui, car les molécules de soluté diffusent sans apport d’énergie selon les gradients de concentration ou le potentiel électrique membranaire
Qu’est-ce qui est modifié dans le transport passif?
La conformation des protéines impliquées
Qu’est-ce que le changement de conformation des protéines dans le transport passif/actif a pour conséquence?
Les protéines de transport deviennent saturées lorsque la concentration de la molécules transportée est augmentée.
La vitesse de déplacement du soluté ne peut plus augmenter puisqu’elle est limitée par la vitesse que prend la protéine pour changer de conformation.
Les pores et canaux sont-ils saturés?
non, car il ne subissent pas de modifications conformationnelles suite à la liaison du substrat
Quand est-ce qu’on parle de transport actif? Pourquoi c’est nécéssaire?
lorsque le transport requiert un apport énergétique
Apport nécéssaire parce que le transport se fait à l’inverse du gradient de concentration ou du potentiel électrique
A quoi servent les transporteurs actifs primaires?
créer et maintenir des gradients de divers métabolites (ions et molécules) de part et d’autre de la membrane plasmique ou de membranes des organites
De quoi dispose les cellules transport actif primaire?
Importante quantité d’énergie potentielle par le biais des gradients
Dans la plupart des cellules animales, énergie produite?
Tissus nerveux ?
20-40% de l’énergie produite au cours des réactions métaboliques est utilisée pour assurer le maintien des gradients ioniques de part et d’autre de la membrane. Tissus nerveux = 70 % de l’énergie pour maintenir leur gradient
Qu’est-ce qui est couplé au transport actif primaire?
Transport actif secondaire
Source énergie du transport actif secondaire?
gradient d’ions formés par un transporteur actif ^primaire
Molécules transportées dans le transport actif secondaire?
acides aminés, nucléotides, sucres (principalement mono et disaccharides).
Macromolécules transportées par endo/exocytose?
Pourquoi?
protéines, polymères d’acides nucléiques (ADN ou ARN)
Trop grosses.
Endocytose vs. exocytose?
Endocytose = ingestion dans la cellule Exocytose = sécrétion hors des cellule
Qu’on les membranes cellulaires sur leur surface externe?
Récepteurs spécifiques leur permettant de répondre aux stimuli chimiques et physiques
Qu’est-ce qui induit une réponse spécifique à l’intérieur de la cellule? Comment ça s’appelle?
Fixation de la molécule signal (ou ligand) sur ces récepteurs
= transduction du signal
Chez qui on observe la transduction du signal?
Procaryotes et eucaryotes
D’où proviennent les signaux déclenchant la transduction du signal?
Pas uniquement de l’environnement de l’organisme.
Pour les organismes multicellulaires = cellules spécialisées produisent une variété de molécules-signal afin de permettre la communication entre les cellules
Quelles sont les molécules signal?
Hormones, neurotransmetteurs, facteurs de croissance
3 voies de transduction?
Adénylate cyclase
Phosphoinositol phosphate
Tyrosine kinase
Adénylate cyclase 1- récepteur 2- transducteur 3- effecteur 4- second messager 5- second effecteur
1- récepteur = varié 2- transducteur = protéine G 3- effecteur = adénylate cyclase 4- second messager = AMPc 5- second effecteur = Protéine kinase A (PKA)
Phosphoinositol phosphate 1- récepteur 2- transducteur 3- effecteur 4- second messager 5- second effecteur
1- récepteur = Varié
2- transducteur = protéine G
3- effecteur = Phospholipase C (PLC)
4- second messager = Inositoltriphosphate (IP3) , Diacylglycérol (DAG) , Ca2+
5- second effecteur = Protéine kinase C (PKC)
Tyrosine kinase
1- récepteur
2- transducteur
3- effecteur
1- récepteur = tyrosine kinase
2- transducteur = tyrosine kinase
3- effecteur = tyrosine kinase
Canaux ioniques spécifiques à quels ions?
Na+, K+ ou Ca2+
Comment et quels canaux s’ouvre dans les cellules nerveuses?
Canaux Na+ et K+ qui s’ouvre lors de la propagation de l’influx nerveux
Sens de Na+ et K+?
Na+ entre dans la cellule
K+ sort de la cellule
Qu’est-ce que fait une aquaporine?
Diffusion des molécules d’eau (molécule polaire non-chargée)
L’eau peut elle diffuser à travers de la bicouche lipidique?
Oui, elle peut y diffuser directement, mais c’est très lent.
Quelles sont les cellules spécialisées qui doivent transporter l’eau rapidement? Protéine ?
Cellules des reins, des glandes salivaires et des glandes lacrymales.
Protéine = aquaporine
Ou on trouve beaucoup d’aquaporines?
Chez les plantes
Comment les aquaporines augmente la diffusion de l’eau
Elles forment un passage qui les laisse passer selon leur gradient de concentration
Que transporte le transport passif?
Le glucose dans les érythrocytes.
Qui utilise le transport passif?
Les globules rouges pour faire entrer le glucose
Quel est transporteur du glucose?
GLUT 1 (protéine transmembranaire)
Étape du transport passif?
1 - Fixation du glucose sur GLUT1
2- GLUT1 change de conformation
3- Libération du glucose à l’intérieur de la cellule
Sens du mouvement dans le transport passif? Énergie?
Selon le gradient de concentration, donc aucun besoin d’énergie
Sens de GLUT1?
Uniport, car 1 seul type de molécule dans 1 seule direction
Combien y a t-il de GLUT1?
Un nombre limité, car c’est plus lent car il doit changer de conformation deux fois
Transport passif / transport actif primaire?
Se ressemble du point de vue mécanique
Énergie transport actif primaire?
Il utilise de l’énergie, soit ATP (soluté déplacé contre son gradient de concentration ou potentiel membranaire) ou lumière
2 rôles du transport actif primaire?
Détoxification de la cellule
Formation et maintient de gradient de concentration de part et d’autre de la membrane
Qu’est-ce que la détoxification de la cellule?
Expulsion des déchets et certaines molécules nocives de la cellule en échange d’ATP.
Détoxification de la cellule chez les bactéries?
Résistante aux antibiotiques
Système qu’utilise les organismes pour contourner l’armement médical
Détoxification de la cellule chez les humains?
Glycoprotéine P permettent le rejet de composés toxiques provenant de la diète. Chez certaines cellules cancéreuses, surproduction de ces protéines = résistance à la chimiothérapie (pourquoi certaines personnes ne sont pas réceptives à ces traitements )
Qu’est-ce qui est important dans le transport actif primaire? Quels processus les utilisent?
Les gradients d’ions
1- propagation de l’influx nerveux (Na+ et K+)
2- Contraction musculaire (Ca2+)
3- Transduction du signal (Ca2+)
4- Digestion (H+)
5- Production d’ATP (H+)
6- Transport actif secondaire (Na+ et H+)
Qui produit ATP?
Membranes bactériennes et celles des mitochondries
Que fait la digestion?
Maintient d’un pH faible à l’extérieur de la cellule, ce qui favorise la digestion et maintien du pH physiologique dans le cytosol.
Que font les gradients d’ions?
Une grande quantité d’énergie, qui est généré par le transport actif primaire
Quelle bactérie utilise le transport actif primaire? ou est elle présente? Source énergie?
Pompe?
Rôle gradient formé?
Bactériorhopsine, qui est présente chez Halobacterium Salinarium (archaebactéries halophiles = qui aime le sel)
Source d’énergie = lumière
Pompe à H+ constitué de 7 hélices alpha
Rôle du gradient formé = production ATP (énergie lumineuse –> énergie chimique)
Autre pompe du transport actif primaire? - ou on la trouve? Que fait elle? Type de transport Énergie Ratio Na+/K+ Changement deconformation?
Pompe à sodium (ATPase Na+/K+)
Chez la plupart des cellules animales
Assure une concentration de Na+ intracellulaire faible, donc une concentration de K+ intracellulaire élevée
Antiport, car 2 types d’ions dans des directions opposés
Source énergie = ATP
3 Na+ qui sort pour 2 K+ qui entre (pour 1 molécule ATP hydrolysée)
Changement de conformation de la pompe lors de la fixation du transporteur, et de la libération des solutés
E. coli , molécules transportés contre le gradient et soluté cotransportés selon le gradient (source énergie)
Lactose –> H+ (symport)
Proline –> H+
Intestins des vertébrés, molécules transportés contre le gradient et soluté cotransportés selon le gradient (source énergie)
Glucose –> Na+ (symport)
Acides aminés –> Na+
Que fait le transport actif secondaire?
Importation de nutriments, lactose, proline, glucose , AA
Avec quoi est couplé le transport actif secondaire?
Transport actif primaire, car gradients proviennent de l’action d’un transporteur actif primaire
Sens du transport actif secondaire?
Symport, ou antiport, mais pas uniport, car transport couplé avec un ion dont le gradient de concentration est favorable
Que forme les transporteur des cellules intestinales?
Quel transporteur et ou?
Sens du gradient?
un système coordonné
Transporteur Na+ - Glucose, sur la surface bordant le lumen
Glucose entre contre son gradient de concentration, en couplant son transport à celui des ions Na+. SYMPORT
Que doivent faire les cellules intestinales?
Récupérer le max de glucose provenant de la diète même si la concentration de glucose dans le lumen intestinal est faible. Possible grâce au gradient de concentration de NA+ créé par une pompe à sodium, l’ATPase Na+/K+
qu’est-ce que L’ATPase K+/Na+?
Transporteur actif primaire
Maintient concentration de na+ intracellulaire très faible, ce qui favorise l’entrée du Na+ provenant du lumen intestinal par le transporteur Na+/glucose
Quel est le 3e transporteur et que fait -il? (cellules intestinales)
GLUT 2, permet de transporter le glucose absorbé par les cellules intestinales vers la circulation sanguine
Concentration glucose dans et cytosol intestinal?
dans le sang plus petite que dans le cytosol, donc dans le sens de la concentration du gradient
Qu’est- le GLUT2?
Transporteur passif similaire à GLUT1
Protéines allostériques?
Transporteur dont la conformation est modifiée par la liaison du ligand
Qu’est-ce que la transduction du signal
Processus que les cellules utilisent pour reconnaître, interpréter et répondre aux signaux présents dans l’environnement, sous forme de messager chimique (hormones, nutriments, facteurs de croissance) ou sous forme de stimuli physique (lumière)
Quel est le mécanisme général de la transduction du signal?
1- Signal extracellulaire (molécule signal, 1er messager, ligand) SE LIE À 2- Récepteur 3- transducteur 4- effecteur 5- second (S) messager (S) 6-second (S) effecteur (S) (effecteurs intracellulaires) 7- réponse cellulaire
3 composantes de la membrane transduction du signal
récepteur, transducteur, effecteur
Quel est le récepteur (transduction du signal)?
Protéine transmembranaire qui change de conformation suite à la liaison du ligand
Quel est l’effecteur (transduction du signal)?
Enzyme membranaire qui produit un second messager
Que fait le second messager ou ion ? (transduction du signal)
Transporte le signal à sa destination finale dans la cellule (noyau, compartiment intracellulaire, cytosol)
Quel est le second effecteur (transduction du signal)?
enzyme intracellulaire
Que fait la protéine kinase (transduction du signal)
Régule activité de protéines impliqués dans divers processus cellulaire (métabolisme, croissance cellulaire, division des cellules)
Qu’est-ce que la cascade d’amplification?
Amplification du signal au cours de la transduction du signal.
Que fait un effecteur activé?
produira plus d’une molécule de second messager
Que font les molécules de second messager dans la cascade d’amplification?
Elles réguleront individuellement les activités des plusieurs molécules de second effecteurs qui a leur tour agiront chacune sur des protéines cibles, inhibant ou activant de/les processus cellulaires appropriés.
3 voies de la transduction du signal?
adénylate cyclase
phosphoinositol phosphate
tyrosine kinase
Signaux extracellulaires? (adénylate cyclase)
2 différents :
1- hormone stimulante
2- hormone inhibitrice
(les 2 peuvent se lier à des récepteurs spécifiques (Rs et Ri)
Que font Rs et Ri? (adénylate cyclase)
Ils interagissent avec des protéines G distinctes, localisés sur la surface interne de la membrane plasmique
Qu’est-ce qu’une protéine G?
transducteur du signal dans cette voie, présente chez tous les mammifères, outils universels de la transduction, participe à 12 sentiers de signalisation
Structure de la protéine G?
hétérotrimère : 3 sous-unités distinctes (alpha, bêta, gamma), ancrés à la membrane via des lipides.
Que fait la protéine G?
Lie le nucléotide GTP sur leur sous-unité alpha.
Que possède les protéines G?
Une activité GTPase, ce qui hydrolyse lentement le GTP en GDP
A quoi est lié la protéine G
GTP (forme active) ou GDP (forme inactive)
Qu’est-ce qui change lorsque la protéine G est activée?
Structure quaternaire
Étapes de la protéine G?
1- liaison ligand-récepteur
2- changement de conformation du récepteur
3- GDP devient GTP
4- Dissociation de la sous-unité alpha sous sa forme active
5- alpha ancré à un lipide membranaire, elle diffuse latéralement dans la membrane et se lie à l’effecteur entraînant la stimulation ou l’ihnibition de l’effecteur
6- GTP devient GDP
7- sous unité alpha retourne se lier à bêta et gamma
Que se passe t-il de la protéine G à la réponse cellulaire?
Différentes protéines G pas toutes spécifiques ni aux mêmes récepteurs, ni aux mêmes effecteurs. Aussi, n’agissent pas toutes de la même façon sur l’effecteur : certaines stimulent, d’autres inhibent, donc réponse cellulaire appropriée selon le signal reçu
Quel est l’effecteur de (adénylate cyclase)?
Adénylate cyclase
Que font les protéines G (adénylate cyclase)?
Gs stimule l’activité de l’effecteur
Gi inhibe l’activité de l’effecteur
Qu’est-ce que (adénylate cyclase)?
Enzyme transmembranaire qui produit de l’AMP cyclique à partir d’ATP
Qu’est-ce que l’AMPc? Que fait-elle?
second messager qui régule l’activité de différentes enzymes,
Diffuse dans le cytosol, où elle active un effecteur intracellulaire, le second effecteur
Quel est le second effecteur (adénylate cyclase)?
Protéine kinase A
Que font les PK?
elle phosphoryle certains résidus d’AA dans des protéines cibles et modifie leur activité.
De multiples protéines kinases activées de différentes façon et qui phosphoryle des groupes distinct d’enzyme cible.
Comment est la réponse cellulaire? (adénylate cyclase)
La réponse à une phosphorylation varie d’une enzyme à l’autre (activation ou inhibition)
Étapes de la voie phosphoinositol phosphate?
1- Ligand se lie au récepteur
2- changement de conformation du récepteur
3- Activation protéine Gq spécifique qui sert de transducteur
Quel est l’effecteur dans la voie phosphoinositol phosphate et que fait-il?
Phospholipase C
Enzyme transmembranaire catalysant l’hydrolyse d’un lipide membranaire : phosphatidylinositol 4,5 bi-phosphate (PIP2). C’est la forme phosphorylée du phosphatidylinositol (PI) qui est un glycérophospholipide
Que produit l’hydrolyse de PIP2?
2 second messager :
1- inositol 1,4,5-triphosphate (IP3)
2- diacylglycérol (DAG)
Que fait le DAG?
Il reste fixé à la membrane où il active la protéine kinase C. L’activité de PKC dépendante de la présence de Ca2+
Quelle pompe il y a dans la voie phosphoinositol phosphate? que font elles?
Pompes à Ca2+, ions stockés dans le réticulum endoplasmique. Pour les relarguer dans le cytoplasme, il faut ouvrir les canaux ioniques spécifiques pour ces ions.
Que font les molécules IP3 libérés dans le cytoplasme?
elles sont libérés lors de l’hydrolyse de PIP2 et vont s’associer avec les canaux ioniques du réticulum, ou ils servent de signal pour leur ouverture. Relargage de la réserve de Ca2+
Quel est le 3e second messager? (voie phosphoinositol phosphate)
Ion calcium
qu’est-ce que le PKC?
effecteur secondaire en phosphorylant les protéines cibles
3 rôles de la voie tyrosine-kinase?
Récepteur, transducteur et effecteur
Étapes voie tyrosine-kinase?
Mécanisme + simple
1- liaison 1er messager
2- modification conformation des tyrosines kinases
3- 2 domaines intracellulaires de 2 tyrosines kinases s’associe, ce qui stimule l’activité kinase
4- Chaque domaine catalyse la phosphorylation de son partenaire
5- dimère phosphorylé peut ainsi phosphoryler de multiples protéines cibles intracellulaire
6- Cascade d’événements dans la cellule
Ex de récepteur de type tyrosine-kinase
Insuline
Contrôle de la durée de la réponse cellulaire, qu’est-ce qui est important?
Essentiel de pouvoir éteindre le sentier de signalisation une fois la réponse cellulaire obtenue et conditions environnementales changées.
Molécules participant à la transduction du signal activés?
durant une période limitée.
Comment est activé la protéine G?
de manière transitoire, grâce à l’activité GTPase (active->inactive) après une courte période
Quand la concentration en AMPc augmente?
lorsque l’adénylate cyclase est active. AMPc hydrolysé par phosphodiestérase (enzyme spécifique)
