les membranes biologiques membrane plasmique et membranes internes ( endomembranes )
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Les membranes biologiques Membrane plasmique et membranes internes ( endomembranes ). Domaines Exemple: cellule épithéliale domaine apical, domaine basolatéral Microdomaines R adeaux lipidiques (riches en stérols et sphingolipides ). Synthèse - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Les membranes biologiques
Membrane plasmique et membranes internes(endomembranes)
Domaines
Exemple: cellule épithéliale
domaine apical, domaine basolatéral
Microdomaines
Radeaux lipidiques (riches en stérols et sphingolipides)
Synthèse
membranes biogènes (ex: cf cours réticulum endoplasmique)
Réparation
Fonction à l’échelle d’une cellule des membranes biologiques
-Echanges
-Métabolisme (cf cours mitochondrie)
-Réception de signaux/transduction du signal
-ancrage de structures cellulaires (ex: cytosquelette)
-Division cellulaire
- structuration du noyau et de la chromatine (cf cours)
-Mort cellulaire programmée
Fonction à l’échelle d’un organisme vertébré
-interactions cellule/cellule et cellule/matriceorganisation en tissus et organesinteractions dynamiques: au cours du développement, fonctionnement du
système immunitaire
-membrane plasmique et réception de signauxcommunication au cours du développement et fonctionnement du système immunitairecommunication hormonalecommunication nerveuse: synapse chimique
-membrane plasmique et excitabilitécommunication nerveuse (potentiel d’action)cellules musculaires
-Echanges
sans protéine
avec protéine
transporteurs, canaux, pompes
cas des translocations (RE, mitochondrie, chloroplaste)
échanges nucléocytoplasmiques
endocytose/exocytose
Echanges
Des contraintes imposées par la nature des membranes biologiques
Échanges sans protéine
Échanges sans et avec protéine
Échanges avec protéine
Les membranes biologiques constituent des barrières sélectives
Importance de l’équipement en protéines membranaires
Echanges
Echanges
Echanges
La spontanéité de l’échange dépend du gradient électrochimique
DG<0
1 2
Potentiel électrochimique 1 > potentiel électrochimique 2
Echanges
Passifs
selon le gradient électrochimique
Actifs
contre le gradient électrochimique
Echanges
Passifs
diffusion simple
diffusion au travers d’un canal
transport facilité
Échanges sans protéine
Échanges sans et avec protéine
Échanges avec protéine
diffusion simple
diffusion au travers d’un canaltransport facilité
Echanges
Passifs
Echanges
Passifs
diffusion simple
C1
C2
Dx (cm)ou e pour épaisseurSubstance C en solution
Bicouche lipidique dont la surface offerte à la diffusion est S (cm2)
Flux
Flux = -D x S x Dc/Dx = -S x D/Dx x Dc (moles/sec)
Coefficient de diffusion (cm2/sec) qui dépend:de la solubilité de la molécule, de la température….
Surface offerte à la diffusion (cm2)
Gradient de concentration (moles/cm3)
Epaisseur de la membrane (cm)
Indique que le flux est dirigé vers le compartiment où la concentration
est la plus faible
Coefficient de perméabilité P (cm/sec)
Echanges Passifs
diffusion simple
Flux (moles/sec)
Dc (moles/cm3)
Gradient de concentration
La loi de Fick indique que le flux à travers la membrane lipidique est directement proportionnel au gradient de concentration
La membrane plasmique est imperméable aux ions
Ils peuvent traverser la membrane en utilisant des protéines canaux que l’on appelle des canaux ioniques
Ils sont très sélectifs et ne permettent le passage que d’un seul type d’ion: Na+, K+, Cl-, Ca2+
On parle alors de canaux sodiques, potassiques, calciques, …
Ce sont des systèmes d’échanges très efficaces: 106 à 108 ions traversent le canal chaque seconde
Echanges
Passifs
diffusion au travers d’un canal
Les canaux ioniques peuvent exister sous différents états: ouvert, fermé activable, fermé non activable
Echanges
Passifs
diffusion au travers d’un canal
État fermé État ouvert
EchangesPassifs
diffusion au travers d’un canal
Une modification du potentiel transmembranaire
Canaux voltage- ou potentiel-dépendants
La fixation d’un ligand
Canaux dépendants d’un ligand
Une tension mécanique exercée sur la membrane
Canaux mécano-sensoriels
Comment l’eau traverse-t’elle la membrane plasmique?
Les membranes artificielles dépourvues de protéines sont perméables à l’eau
L’agitation moléculaire déforme sans cesse les chaînes aliphatiques des acides gras et rompt les interactions hydrophobes
Les molécules d’eau de petite taille et sans charge électrique nette peuvent se frayer un chemin entre elles
Les membranes possèdent également des canaux hydriques constitués de protéines appartenant à la famille des aquaporines
Ces protéines transmembranaires sont des sites privilégiés pour la diffusion des molécules d’eau à travers la membrane
EchangesPassifs
diffusion au travers d’un canal
exterieur
interieur
Aquaporine (protéine canal transmembranaire)
eau eau
Diffusion à traversLes lipides
Diffusion à travers des canaux hydriques
EchangesPassifs
diffusion au travers d’un canal
EchangesPassifs
diffusion au travers d’un canal
Aquaporine 1
EchangesPassifs
transport facilité
intracellulaire
extracellulaire
GLUT 1
EchangesPassifs
transport facilité
EchangesPassifs
transport facilité
EchangesPassifs
transport facilité
Name Tissue distribution Important features
GLUT 1 Brain, erythrocytes, placenta, fetal tissue
Low Km* (~ ). Allows relatively constant uptake of glucose independent of the normal extracellular concentration (4–6 mM).
GLUT 2 Liver, kidney, intestine, pancreatic β-cell.
High Km (15–20 mM). Allows intracellular and extracellular glucose to equilibrate across membrane.
GLUT 3 Brain Low Km (<) compared with GLUT2. Allows preferential uptake in hypoglycemia.
GLUT 4 Muscle and adipose tissue Medium Km (2.5–5 mM). Insulin recruits transporters from intracellular stores increasing glucose uptake.
GLUT 5 Jejunum Medium Km (~ ). Responsible for fructose uptake.
The family of glucose transporters (GLUTs 1–5)
GLUT 1
EchangesPassifs
transport facilité
EchangesPassifs
transport facilité
SGLT1
Il suffit qu’une seule des deux molécules suivent son gradient électrochimique
Ici, c’est le sodium
3Na+ 3Na+
Ca++ Ca++
H+
Lactose Lactose
H+
Membrane plasmique
Membrane plasmiquebactérienne
Echangeur Na+/Ca 2+ des cellules cardiaques (antiport)
Symport H+/lactose desbactéries
EchangesPassifs
transport facilité
Echangesactifs
Pompes à protons Ions et différentes petites molécules
Pompes à-Protons-Sodium-Potassium-calcium
Echangesactifs
Echangesactifs
Echanges
Notion de transport actif secondaire
Echanges
Concentrations ioniques moyennes à l’intérieur et à l’extérieur d’une cellule de mammifère « moyenne »
Cations Na+ 10 K+ 140 Mg++ 05 Ca++ 0,6
Anions HCO3- 12Cl- 5-15
Cations Na+ 145 K+ 5Mg++ 1-2Ca++ 1-2
Anions HCO3- 30Cl- 115
Membrane plasmique
-+-70mV
-+
-
+
0mV
0mV
En mM