Chapitre
8
La
membrane cellulaire
FONCTIONS DE LA MEMBRANE :
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La structure de la membrane -
Les phospholipides
Les membranes sont composées
principalement de phospholipides et de protéines. Les glucides et le
cholestérol sont aussi des composants importants de certaines
membranes. Les phospholipides (phosphoglycérolipides) sont à la
base de la structure principale des membranes. C'est leur structure
moléculaire qui leur permet de former la membrane.
 Les phospholipides ont une partie hydrophobe (les 2 chaînes
d'acides gras) et une partie hydrophile (le groupement phosphate qui peut
aussi porter un groupement ). L'exemple
présenté ici est la phosphatidylcholine, un des phospholipides
typiquement retrouvé dans une membrane. Lorsque ces molécules
sont mélangées à l'eau elles forment une couche mince
sur la surface de l'eau, où la tête hydrophile est en contact
avec l'eau et les queues hydrophobes sont à la surface, loin de l'eau
(Figure 8.2). Les phospholipides peuvent aussi former une couche double
où les têtes hydrophiles sont à l'extérieur (en
contact avec l'eau) et les queues hydrophobes sont à
l'intérieur, cachées de l'eau. (Fig 8.2 b).
Une double couche de phospholipides : les
parties hydrophiles restent en contact avec l'eau et les partie hydrophobes
en sont protégées
La structure de la membrane -
modèle de la mosaïque fluide
Le premier modèle de la structure
de la membrane était le modèle de Davson et Danielli. Dans ce modèle
de membrane, des protéines recouvraient la surface de la double couche
des lipides. Ce modèle à été révisé
par Singer et Nicolson, qui ont montré que la membrane est faite d'une
double couche fluide de phospholipides
dans laquelle flottent des protéines
(Fig. 8.3 et ci-dessous). Ces membranes ne sont pas statiques car les phopholipides et les protéines peuvent
bouger latéralement dans la membrane, dont le nom de la mosaïque
fluide. Le cholestérol est
important dans la structure des membranes animales seulement. Le
cholestérol s'insère entre les molécules de lipides et a
comme fonction de maintenir la fluidité de la membrane lorsqu'il y a
des changements de températures. Le pourcentage de cholestérol
dans une membrane varie parmi les différents tissus des animaux mais
peut représenter entre 15 et 50% des lipides totaux de la membrane.
Il y a deux types de protéines impliquées dans la structure de
la membrane:
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L'importance des glucides :
(Fig. 8.7 Structure
détaillée de la membrane plasmique d'une cellule animale.
(Notez bien les différentes protéines,
les phopholipides, le cholestérol et les glucides
associés).
Perméabilité
sélective des membranes cellulaires
La structure de la membrane (hydrophobe au
centre, hydrophile aux surfaces) lui donne des propriétés
importantes. Les molécules hydrophobes peuvent passer à travers
une couche lipidique facilement en se dissolvant dans les lipides. Les
grosses molécules neutres par contre (i.e. sucres) et les ions (H+,
Na+, K+) ne peuvent traverser une couche lipidique. C'est grâce aux
protéines membranaires que ces molécules peuvent traverser une membrane
cellulaire. Ces protéines sont des protéines de transport
spécifiques.
PROTÉINES DE TRANSPORT : Figure
8.10
1- Uniport :
2- Symport :
3- Antiport :
DIFFUSION
Définition:
 Il y a toujours tendance vers l'équilibre
sur les deux cotés d'une membrane. (Figure 8.11 et la figure
ci-dessous). Deux solutés sont séparés par une membrane
perméable aux deux solutés. Les deux solutés diffusent
suivant leur gradient de concentration, le bleu vers la droite et le rouge
vers la gauche. Un
équilibre sera atteint pour les deux solutés lorsque la
concentration du soluté sera égale des deux bords de la
membrane.
La diffusion
simple :
La diffusion facilitée :
Le mouvement des molécules se fait
toujours de la zone de concentration forte vers la concentration plus faible.
Les substances diffusent en suivant un gradient de concentration. Ceci ne
requiert aucune énergie (ATP)= transport passif.
La diffusion se fait spontanément. Le gradient de concentration
représente l'énergie potentielle et alimente la diffusion.
Gradient électrochimique :
Transport actif :
Transport passif :
OSMOSE
Définition :
 Figure 8.12
Si on a deux solutions de concentrations inégales :
La solution hypertonique =
La solution hypotonique =
Des solutions isotoniques =
Direction du mouvement :
L'osmose est aussi un transport passif.
Il y a toujours tendance vers l'équilibre donc l'eau passe du
côté moins concentré vers le côté plus
concentré afin de rendre les deux côtés isotoniques.
ÉQUILIBRE DES CELLULES : Fig 8.15
Le phénomène de l'osmose est
important chez les cellules pour le maintien de la concentration des
solutés. Vous avez peut-être fait l'expérience de mettre
des plantes dans l'eau salée? Ou peut-être vous avec
déjà mis du sel sur une limace ou sur une sangsue? Voici
l'explication de ce qui ce passe si vous faites ces expériences.
Les cellules animales
Si on met une cellule animale dans :
1) une solution hypertonique -
2) une solution hypotonique -
Les cellules végétales
(entourées d'une paroi rigide qui leur permet d'éviter
l'éclatement en milieu hypotonique)
Si on met une cellule végétale dans :
1) une solution hypertonique
2) une solution hypotonique -
3) une solution isotonique -
Transport actif
Définition :
L'énergie qui est utilisée
pour un tel mouvement est fournie par la molécule adénosine
triphosphate (ATP) qui est un intermédiaire
énergétique pour la cellule.
Cette molécule a la structure
suivante :
Une base azotée (adénine) liée à un sucre (le
ribose) sur lequel il y a trois groupements phosphate (PO4). On indique les
phosphates par les lettres grecques alpha (a), beta (b) et gamma (g) . Lorsque l'ATP donne son dernier phosphate (le
phosphate g), elle libère l'énergie qui était dans cette
liaison. Cette énergie est utilisée pour faire un travail.
Après avoir donné son phosphate g l'ATP devient donc l'ADP,
adénosine diphosphate. L'ATP est la molécule
énergétique de base pour la plupart des réactions qui
ont lieu dans les cellules eucaryotes et procaryotes.
Le potentiel
électrique qui exister à travers la membrane cellulaire,
appelé le potentiel de membrane, est le résultats de :
Toutes les cellules présentent un
potentiel de membrane.
Les pompes
électrogènes sont :
La pompe à sodium et potassium et
la pompe à proton en sont quelques exemples. La pompe à proton est importante dans le
processus de photosynthèse et de respiration cellulaire, des processus
qui seront abordés dans le module 4.
Exemple de la pompe sodium-potassium :
figure 8.19
Exemple de la pompe à protons
Les cellules requièrent souvent
l'entrée ou la sortie de grosses molécules qui ne peuvent
passer par des pompes protéiques. Elles ont des moyens de laisser
passer d'autres substances en large quantité sans passer par la membrane. Ce sont
les processus d'endocytose et d'exocytose qui permettent ce type de passage.
ENDOCYTOSE (figure 8.25)
Définition:
3 types d'endocytose
1. Phagocytose :
2. Pinocytose :
3. Endocytose par récepteur
interposés:
EXOCYTOSE
Définition :
Voici quelques exemples de fonctions de
l'exocytose.
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