UNITÉ 2

Fonctions des 4 constituants de la membrane cellulaire

Fonctions de la membrane cellulaire

Controle l'entrée et la sortie des molécules et des ions afin de préserver l'homeostasie de la cellule

Faire entrer des substances essentiels a l'intérieur de la cellule

Permet d'évacuer certaines substances et les déchets hors de la cellule

Empecher l'entrée de substances nocives

Prevenir l'échappement des substances nécessaire aux fonctions de la cellule

Mouvement

L'anatomie de la mosaique fluide

Facteurs influencant la fluidité de la bicouhe

La nature lipidique : si la température augmente, la membrane devient plus fluide ; si la température diminue, la membrane solidifie et devient plus (GRAS)

Présence de double liaisons : les doubles liaisons crée des plis dans les acides gras qui empêche les queues de s'emboiter ce qui augmente la fluidité de la membrane

La longueur des queues des acides gras : les queues longues ont plus d'attractions intermoléculaires, donc elles sont plus compactes et réduisent la fluidité ; les queues courtes ont moins d'attraction favorisent une plus grande fluidité

La présence de cholestérol : (ils vont faire l'inverse des phospolipides) quand la température augmente ils durcissent la membrane ; quand la température diminue ils ramollissent la membrane, l'empêchant de se solidifier

Diffusion facilité

Passif

Avec le gradient de concentration

Pas besoin de l'énergie

Structure : protines canal (ions, petites molécules polaires) et proteines de transport (particules moyennes)

Transport passif

La diffusion d'ions ou de molécules a travers une membrane cellulaire du millieu le plus concentré vers le millieu le moins concentré, sans dépense d'énergie.

Diffusion simple

Passif

Avec le gradient de concentration

Pas besoin de l'énergie

Structure : membraine cellulaire

Petites particules neutres (O2, CO2)

Transport actif primaire

Actif

Besoin d'énergie (ATP)

Contre le gradient de concentration

Structure : pompes proteiniques

Petites/moyennes particules chargée ou neutre

Transport actif secondaire

Actif

Besoin d'énergie (gradient électrochimique)

Contre le grandient de concentration

Structure : protéines de co-transport

Ions, macromolecules

Osmose

Passif

Pas besoin d'énergie

Structure = membrane semi-perméable

Molécules d'eau

Proteine canal

Très rapide (plusieurs molécules à la fois)

Selon le gradient de concentration

Moins spécifique (laisse passer certains ions ou molécules de taille adéquate)

Forme un canal ou un pore traversant la membrane

Ions / petites molécules polaire

Proteine de transport

Change de forme (conformation) pour déplacer la molécule

Passif

Avec le gradient de concentration

Plus lente (interagir avec une molécule à la fois)

Très spécifique (chaque protéine transporte une molécule précise)

Particules moyennes

Transport actif primaire (pompe sodium-potassium)

Dans la première étape, trois ions Na+ intracellulaire se lient à la pompe ionique, l'ATP est hydrolysé puis l'ADP est libéré et le phosphate se lie à la pompe. Dans la deuxième étape, les trois ions Na+ sont expulsés à l'extérieur de la cellule. Dans la troisième étape, deux ions K+ extracellulaires se lient à la pompe. Finalement, le phosphore est libéré. Deux ions K+ sont expulsés dans le cytosol. La protéine reprend sa forme originale et le processus recommence.

Transport actif secondaire (pompe hydrogène-saccharose)

1) Creation du gradient

• Une pompe hydrogène utilise ATP pour expulsé les ions H+ a l’extérieur de la cellule

• Il y a plus d’ions H+ = charge a l’extérieur

• Un gradient électrochimique est crée

2) L’utilisant du gradient

• Une proteine de transport H-S est crée

• Quand les ions H+ retrouenet dans la cellule selon leur gradient, ils fournissent l’énergie nécessaire pour faire entrer en meme temps de sacharrose contre leur gradient de concentration

Millieu isotonique

Même concentration de solvant à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule

La cellule garde sa forme normale

Millieu hypotonique

A l'extérieur de la cellule

Haute concentration en solvant

Faible concentration en soluté

A l'intérieur de la cellule

Faible concentration en solvant

Haute concentration en soluté

A l'aide de l'osmose, l'eau se déplace du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré, alors la cellule gonfle car elle accumule de l'eau

Millieu hypertonique

A l'extérieur de la cellule

Faible concentration en solvant

Haute concentration en soluté

A l'intérieur de la cellule

Haute concentration en solvant

faible concentration en soluté

A l'aide de l'osmose, l'eau se déplace du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré, alors la cellule se rétrécit car elle perd de l'eau.

La plasmolyse

La plasmolyse se produit quand une cellule perd de l'eau (par osmose) parce qu'elle est placée dans une solution hypertonique (plus concentrée en solutés que le cytoplasme). Pour les cellules végétales, le vacuole centrale perd de l'eau, le cytoplasme se rétrécit, la membrane se détachent de la paroi cellulaire, les chloroplastes restent au centre de la cellule

La turgescence

La turgescence se produit quand une cellule absorbe de l'eau (par osmose) parce qu'elle est dans une solution hypotonique (moins concentrée en solutés que le cytoplasme). Pour les cellule végétales, la vacuole centrale se remplit de l'eau et pousse les chloroplastes près de la paroi cellulaire.

L'endocytose

Le processus par lequel la cellule absorbe les substace en repliant sa membrane vers l'intérieur, formant un vésicule qui contient la matière absorbé.

L'endocytose : Pinocytose

La cellule absorbe des liquides ou plusieurs grosses particules (ex : peptides)

L'endocytose : Phagocytose

La cellule englobe une très gros particule (bactérie)

L'endocytose : Endocytose par récepteurs

Un type d'endocytose faisant appel a des proteines receptrices membranaires qui se lient a des molecules specifiques situés sur la face extracellulaire de la membrane

Exocytose

Processus de sécrétion des produits cellulaires au cours duquel une vacuole ou une vésicule situé à l'intérieur de la cellule s'approche de la membrane cellulaire avec laquelle elle fusionne pour libérer son contenu hors de la cellule.

Donne 4 exemples de transport actif.

Pompes protéiniques primaire

Pompes protéiniques secondaires

Pinocytose

Phagocytose

Endocytose par récepteur

Exocytose

Catabolisme

Le processus de dégradation d'un composé en plus petites molécules pour libérer de l'énergie

AB = A + B + energie

Ex : transport actif, respiration cellulaire

Anabolisme

Le processus qui utilise de l'énergie pour synthétiser une grosse molécule a partir de plus petites molécules

A + B + energie = AB

L'énergie de liasion

L'énergie nécessaire pour briser ou former une liaison chimique

L'énergie libre(△G)

L'énergie issue d'une réaction chimique qui est disponible pour effectuer un travail, comme une réaction chimique dans une cellule

△G = △H - T△S

1e loi de la thermodynamique

L'énergie peut etre convertie en une autre forme d'énergie, mais elle ne peut jamais etre détruite ou meme crée. Rien ne se perd, rien ne se crée, tout n'est que la transformation.

2e loi de la thermodynamique

La loi d'entropie (S). Le désordre survient spontanément, l'ordre exige de l'énergie.

Entropie

Symbolisé par (S), c'est le désordre.

Réaction endothermique

Absorbe de l'énergie depuis le millieu externe

Les produits ont plus d'énergie que les réactifs

△H = +

△G = +

Exemples de réactions endothermique

Fonte de la neige

Cuisson d'un pain

Photosynthèse

Electrolyse de l'eau

Un cube de glace qui fond

Vaporisation/évaporation

Réaction exothermique

Libère de l'énergie (sous forme de chaleur, lumière) dans le millieu externe

Les réactifs ont plus d'énergie que les produits

△H = -

△G = -

Exemple de réaction exothermique

Solidification de l'eau

Digestion des aliments (catabolisme)

Baton lumineux

Fission nucléaire

Respiration cellulaire

Condensation

ATP = ADP + P + E

Unités pour △H et △G

Kj/mol

Enthalpie (△H)

L'énergie totale contenue dans les liaisons chimiques d'une substance

△H = E(produits) - E(réactifs)

△H = + ... endothermique

△H = - ... exothermique

Réaction d'hydrolyse

L'eau est ajouté a une moléucule pour le casser en morceau plus petite

AB + H2O = A + B

Réaction de condensation

Deux molécules s'unissent pour former une plus grosse molécule tout en libérant de l'eau

A + B = AB + H2O

Spontané

Sans besoins d'énergie

RÉACTION ENDOTHERMIQUE

Anabolisme

A + B + energie = AB

Non-spontané

Demande/absorbe l'énergie

△H = +

RÉACTION EXOTHERMIQUE

Catabolisme

AB = A + B + energie

Spontanée

Dégage l'énergie

△H = -

L'énergie d'activation

C'est l'énergie nécessaire afin d'affaiblir les liens entre les atomes des réactifs et ainsi commencer la réaction

Facteurs qui influence la vitesse de diffusion

Pression

Augmentation de la pression = diminution de l'espace, augmentation du nombre de collisions.

Température

Augmentation de la température = augmentation du nombre de collisions causées par l'excitation des particules.

Brassage

Concentration

Augmente solute, dimunue solvant, plus forte gradient de concentration

Taille des particules

Petites particules = se déplacent plus facilement à travers la membrane.

Grosses particules = se déplacent lentement ou pas du tout.

Charge des particules

Les particules chargées (ions) ont plus de difficulté à traverser la membrane

Polarité

Les molécules non polaires (comme O₂, CO₂) diffusent facilement à travers la membrane.

Les molécules polaires (comme H₂O, glucose) ont besoin de canaux ou de transporteurs.

Taille des particules

Petites = ions (Na+) molécules (O2, CO2, H2O)

Moyenne = macro-molécules (glucides, a.a)

Grands = Protides (plusiduers a.a)

Très grands = bactéries

Definition de réactions couplées

Dans une cellule, l'énergie des réactions cataboliques servent a alimenter les réactions anabolique. La source d'énergie de base de tout cellule est l'ATP.

Réactions oxydo-réduction

Réaction couplées ou il y a transfert d'électrons.

Quand une molécule GAGNE des électrons, elle est RÉDUITE

Quand une molécule PERD des électrons, elle est OXYDÉE

Un électron transporte de l'énergie, donc une molécule réduite RÉDUITE a PLUS d'énergie qu'une molécule oxydée

Pouvoir des réducteurs

Lorsqu'une molécule est réduite (gain d'électrons), elle peut ensuite transférer ces électrons a une autre molécule ce transfère libère de l'énergie utilisé pour l'ATP.

Transporteurs d'électrons

Est un composé qui accepte des électrons d'un composé riche en énergie et qui les donne ensuite a un composé plus pauvre en énergie.

Les roles de l'ATP

Travail chimique → ATP fournit l’énergie nécessaire à la synthèse de macromolécules.

Énergie mécanique : pour permettre aux muscles de se contracter, aux cils et flagelles de battre, aux chromosomes de se déplacer.

Transport actif : donne l’énergie pour le transport actif (transfert de substances au travers de la bicouche par les canaux protéiques).

Travail que l'ATP fait

L'ATP est LA source pour toute cellule

L'ATP est recyclable. Il se décompose en ADP et Pi

Lorsqu'il est en réaction couplée endo et exo, il y aura une très petite perte d'énergie

Exemples de transporteurs d'électron

Exemples de transporteurs d’électrons importants des réactions métaboliques :

NAD+ (nicotinamide adénine dinucléotide) et FAD+ (flavine adénine dinucléotide)

Le NAD+ et FAD+ sont les formes oxydées.

Le NADH et FADH2 sont les formes réduites.

NAD+ et FAD+ à NADH et FADH2

Une enzyme retire 2 electrons et 1 proton (H+) d'une molecule riche en énergie

Ces electrons et ce proton sont transférer au NAD+ (oxydée) qui devient NADH (réduite)

Le NADH emporte ces electrons a d'autre reactions pour produire de l'énergie (ATP)

Où se trouve l'énergie de l'ATP ?

Dans les liaisons entre les groupements phosphates

Quantité d'énergie libérée

29 - 31 kj/mol

Nommer les protéines de la membrane cellulaire et donne leurs fonctions.

INTRINSÈQUES

Canaux = protéines de transport passif pour petites particules chargées ex : les ions

Protéines porteuses = facilite l’entrée de molécules polaires et non polaires de grandeur moyenne. C’est utile pour le transport passif. (A.A. ou glucose)

Pompe protéinique = transporte des molécules polaires ou non polaires de petite ou moyenne taille. Elle envoie des molécules contre le gradient de concentration et demande donc de l’énergie. C’est utile pour le transport actif.

EXTRINSÈQUE

Protéines périphériques : Immunité, identification de la cellule aussi peuvent être des récepteurs