Physiologie cellulaire Corrigé des exercices de votre chier de notes de cours P. 80, 81 et 82 : En résumé Tous les êtres vivants sont constitués de cellules. Les cellules sont les plus petites unités structurales du vivant. La membrane plasmique délimite la cellule et la protège du milieu extérieur. La membrane plasmique permet les échanges contrôlés avec le milieu extérieur. La membrane cytoplasmique est une bicouche lipidique dans laquelle s insèrent des molécules de cholestérol et des protéines membranaires. Les phospholipides ont des têtes hydrophiles (polaires) et des queues non polaires (hydrophobes). Seules les molécules polaires vont réagir avec les têtes polaires des phospholipides. Les protéines de la membrane assurent les fonctions spécialisées de la membrane : fonctions enzymatiques, de récepteurs, de transporteurs membranaires. Les jonctions entre les cellules sont également assurées par la présence de protéines membranaires. Les sucres qui sont à l extérieur de la membrane forment le glycocalix. Le transport membranaire est une fonction que la membrane cellulaire doit contrôler parfaitement. La membrane cytoplasmique est une barrière à perméabilité sélective. Les différentes substances qui passent la membrane cytoplasmique le font selon le gradient de concentration en utilisant un type de transport passif sans demande d énergie. La diffusion est un transport qui ne demande aucune dépense d énergie, C est un transport dit passif. Les molécules traversent par diffusion lorsqu elles le font dans le sens de leur gradient de concentration. La diffusion facilitée est faite par des canaux dits ioniques ou des transporteurs membranaires qui n utilisent aucune énergie pour faire leur travail de transporteur. Ces canaux ioniques et ces transporteurs sont sélectifs. Ils sont donc spécifiques pour certaines substances.
La diffusion simple est le passage directement à travers la bicouche lipidique de substances liposolubles dans le sens de leur gradient de concentration. L osmose est le type de diffusion qui est associé à l eau. L eau traverse de part et d autre la membrane selon l osmolarité des liquides. L osmose se termine lorsque les solutions, de part et d autre de la membrane, ont la même tonicité. Il existe trois types de milieux selon leur tonicité : hypotonique, isotonique et hypertonique. Le transport actif se fait par des transporteurs de nature protéique et demande une dépense d énergie sous forme d ATP. Il se fait dans le sens inverse du gradient de concentration des substances transportées. Le transport vésiculaire est également un type de transport qui demande de l énergie sous forme d ATP. L exocytose est le transport vésiculaire par lequel les molécules sont libérées hors de la cellule comme par exemple des hormones produites par une glande. L endocytose est le transport vésiculaire par lequel des molécules ou des liquides sont amenés à l intérieur de la cellule. La phagocytose est un type d endocytose qu utilisent les cellules du système immunitaire pour se débarrasser des bactéries. Les substances dissoutes dans le liquide interstitiel sont amenées dans la cellule par pinocytose. Par ce transport, le liquide contenant les molécules dissoutes entre dans la cellule. L endocytose par récepteurs interposés permet aux cellules d intégrer des molécules très spécifiques. Dans toutes les cellules, les membranes cellulaires ont un potentiel de repos; une différence de charges électriques entre l intérieur de la cellule et l extérieur. Ce sont principalement les ions sodium et de potassium qui sont responsables de maintenir le potentiel de membrane.
p. 83 : La cellule et la membrane plasmique La membrane cytoplasmique Lipides Glucides Protéines Phospholipides À l extérieur de la membrane Transmembranaires Périphériques Tête hydrophile, queue hydrophobe Organisés en bicouche Donnent la fluidité à la membrane Forment le glycocalix Récepteurs Fixent le glycocalix (extérieur de la cellule) Cholestérol Entre les phospholipides Rendent la membrane plus stable (diminue les mouvements des phospholipides) Si attachés à un lipide : glycolipides Si attachés à une protéine : glycoprotéines Enzymes Transporteurs (Canaux ioniques ou transporteurs) Adhérence entre les cellules Fixent le cytosquelette (intérieur de la cellule) 3
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Transport Avec quoi Qui est transporté? Diffusion passive Directement à travers la bicouche lipidique Petites molécules non polaires (aucune charge) Ex : CO 2, O 2 eau, vitamines A, D, E, K Diffusion facilitée A travers une protéine membranaire intrinsèque Canal ionique transporteur Molécules polaires Ex : ions K+, Na+, Ca++ glucose osmose A travers une protéine membranaire Eau Note : de la solution avec la plus faible osmolarité à la solution ayant la plus forte osmolarité 1 Transport Avec quoi Qui est transporté? Transport actif protéine membranaire Molécules polaires et non polaires Contre leur gradient de concentration (du moins concentré vers le plus concentré) Ex : ions potassium-sodium (pompe sodium potassium ATPase dépendante), acides aminés Déchets cellulaires Transport Exocytose Les vésicules de transport Hormones vésiculaire fusionnent avec la membrane cytoplasmique Neurotransmetteurs Mucus Phagocytose Les macrophages (cellules Destruction des bactéries du système immunitaire) Pinocytose La membrane Les liquides cytoplasmique s invagine Endocytose par Les substances se lient à un Cholestérol récepteurs interposés récepteur membranaire (protéines membranaire) et la membrane s invagine Fer 1 Osmolarité : concentration d une solution en solutés non diffusibles à travers la membrane 5
Transport Avec quoi Qui est transporté? Diffusion passive Directement à travers la bicouche lipidique Petites molécules non polaires (aucune charge) Diffusion facilitée osmose A travers une protéine membranaire intrinsèque Canal ionique transporteur A travers une protéine membranaire ou directement à travers la bicouche Ex : CO 2, O 2 eau, vitamines A, D, E, K Molécules polaires Ex : ions K+, Na+, Ca++ glucose Eau Note : de la solution avec la plus faible osmolarité à la solution ayant la plus forte osmolarité 2 Transport Avec quoi Qui est transporté? Transport actif protéine membranaire Molécules polaires et non polaires Contre leur gradient de concentration (du moins concentré vers le plus concentré) Ex : ions potassium-sodium (pompe sodium potassium ATPase dépendante), acides aminés Déchets cellulaires Transport Exocytose Les vésicules de transport Hormones vésiculaire fusionnent avec la membrane cytoplasmique Neurotransmetteurs Mucus Phagocytose Les macrophages (cellules Destruction des bactéries du système immunitaire) Pinocytose La membrane Les liquides cytoplasmique s invagine Endocytose par Les substances se lient à un Cholestérol récepteurs interposés récepteur membranaire (protéines membranaire) et la membrane s invagine Fer 2 Osmolarité : concentration d une solution en solutés non diffusibles à travers la membrane 6
Introduction 1. eucaryotes et procaryotes LA CELLULE ET SA MEMBRANE CYTOPLASMIQUE Questions de révision 2. Eucaryotes : cellules dont l ADN est protégé par une membrane lipidique : la membrane nucléaire Procaryotes : cellules dont l ADN n est pas protégé par une membrane lipidique 3. Représentez schématiquement les composantes de la membrane cytoplasmique. Schéma fait en classe 4. Les phospholipides membranaires sont organisés en bicouche de telle sorte que les têtes polaires soient en contact avec les molécules d eau polaires des solutions aqueuses : le cytosol à l intérieur de la cellule et le liquide interstitiel à l extérieur de la cellule. Quant à elles, les queues hydrophobes sont au centre de la membrane, elles ne touchent pas aux solutions aqueuses. 5. Phospholipides et cholestérol 6. Le transport actif et le transport passif. Le transport passif caractérise le transport des solutés directement ou via une protéine membranaire. Ce type de transport se fait sans dépense d énergie et toujours dans le sens du gradient de concentration des molécules à transporter. Au contraire de cela, le transport actif se fait avec une dépense d énergie parce que les solutés sont transportés dans le sens inverse de leur gradient de concentration. 7. Diffusion passive, la diffusion facilitée et l osmose 8. C est la variation de concentration d un soluté allant du plus concentré vers le moins concentré. Le gradient de concentration est indispensable au fonctionnement des cellules, comme par exemple la contraction musculaire ou la libération de neurotransmetteur. 9. Lors du transport membranaire par diffusion, les molécules sont transportées à travers la membrane du coté où elles sont le plus concentrées vers le coté où elles sont le moins concentrées. 10. Soluble dans les lipides, fuit l eau (n aime pas l eau), aime l eau (soluble dans l Eau) 11. Elles sont liposolubles tout comme les queues des phospholipides qui sont des acides gras. Elles peuvent donc traverser la membrane. 12. La diffusion simple se fait directement à travers la bicouche lipidique et la diffusion facilitée se fait à l aide de protéines membranaires qui font office de transporteurs ou de canaux ioniques. 7
13. C est un type de transport qu utilisent les molécules polaires, les grosses molécules et les ions afin de traverser la membrane. Ce type de transport fait participer des protéines membranaires afin de permettent le passage des grosses molécules ou des molécules polaires ou chargées. 14. Une membrane cytoplasmique est dite sélective car elle laisse le libre passage à certaines molécules (petites non polaires) mais empêche le libre passage d autres molécules. Ces dernières chargées, polaires ou trop grosses doivent utiliser des protéines membranaires qui permettent le passage mais pas en tout temps. 15. eau 16. C est un processus de transport membranaire qui permet le passage des molécules d eau de part et d autre de la membrane afin d équilibrer les concentrations des molécules d eau. Ce type de transport se fait en fonction des solutés non diffusibles (par diffusion passive) comme les protéines, les ions, le glucose etc. Ainsi, l eau traversera du coté de la membrane où les solutés non diffusibles sont le moins concentré vers le coté où les solutés sont le plus concentré dans le but d équilibrer les concentrations des molécules d eau libres et de solutés non diffusibles. 17. Voir p.71 de votre cahier de notes de cours 18. C est un transport qui se fait avec une dépense d énergie et toujours dans le sens inverse du gradient de concentration des solutés qui sont transportés. 19. Le transport actif (proprement dit) et le transport vésiculaire 20. C est un transport qui se fait dans le sens contraire du gradient de concentration des molécules. L exemple classique est la pompe sodium/potassium ATPase dépendante. Cette pompe force la sortie de potassium à l extérieur de la cellule et l entrée de sodium à l intérieur de la cellule. Relire les pages 77, 78 et 79. https://www.youtube.com/watch?v=hsdbfoefzi8 21. Endocytose (phagocytose, endocytose par récepteurs interposés et pinocytose), exocytose 22. Expulsion à l extérieur de la cellule de molécules contenues dans des vésicules qui sont à l intérieur de la cellule. La membrane de la vésicule fusionne avec la membrane cellulaire, ce qui provoque la sortie du contenu des vésicules. https://www.youtube.com/watch?v=qpw2p1x9cic 23. Voir question 21 24. C est l existence de charges électriques différentes à l extérieur et à l intérieur de la membrane cytoplasmique. Cette différence de potentiel électrique est causée par des concentrations différentes des électrolytes de part et d autre de la membrane. 25. La différence de concentrations des électrolytes de part et d autre de la membrane 8
26. Une membrane cytoplasmique polarisée est une membrane avec deux pôles différents donc, on mesure une différence de potentiel de part et d autre de la membrane. Une cellule qui a sa membrane polarisée est au repos. Elle est prête à l action 27. La dépolarisation membranaire a lieu lorsque des transporteurs pompent les ions dans le sens inverse de leur concentration de chaque côté de la membrane. La cellule est alors active exemple la contraction musculaire. 28. Voir question précédente, la contraction musculaire. 9