Physiologie du vivant
Structure et fonction des membranes
Phospholipides:
- Aucun lien entre eux, ce sont des attractions chimiques (lipides n’ont pas de charges, alors ils se
regroupent ensemble)
- Double couche, tête sont attirés par l’eau et les queues sont repoussée
Amphipatique : Deux parties : une polaire et l’autre non-polaire
- Ex : Phospholipides : Tête polaire (groupements phosphate) et queue apolaire (acides gras)
Acides gras :
- Insaturés : empêche l’entassement des PGL et assure la fluidité (végétaux)
- Saturés : PGL s’entassent et augmente la viscosité (beurre)
Les raisons de la fluidité :
- Acides gras insaturés
- Mouvements des phosphoglycérolipides (aide au mouvement des protéines)
Cholestérol :
- Lipide de structure distincte qu’on trouve inséré entre les phospholipides juste dans les
membranes animales
- Il permet de diminuer la perméabilité de la membrane aux petits molécules hydrophobes
- Il est un tampon thermique (temp. Élevée = diminue la fluidité, temp. Basse = augmente la
fluidité)
Traverser membrane :
- Les seules substances qui peuvent traverser la membrane sans protéines sont ceux qui sont
lipophiles (oxygènes, gaz carbonique) et d’autres lipides.
Adaptation en fonction de la température :
- Certains organismes ont la capacité de modifier la composition lipidique de leur membrane par
le renouvellement de la membrane cytoplasmique par le REL comme le blé (tolèrent le froid :
bcp de PGL insaturés, pas de solidification), les crustacés (eaux froides, bcp de cholestérol : pas
de solidification), les bactéries et les archées (modifient selon la temp.)
Glucides (polysaccharides)
- Juste dans la face externe de la membrane (on peut reconnaître le milieu externe grâce aux
glucides)
- Ils se lient à des protéines ou phospholipides (glycocalyx). Les glycocalyx jouent le rôle de
reconnaissance et de spécificité cellulaire
- Permet l’adhésion entre les cellules
, - Forme une couche d’eau autour des cellules
- Glucides sont différents de cellule à autre, ensemble extrêmement spécifique de marqueurs
biologiques (ex in ppt slide 10)
Protéines : (Slide 21 = résumé de tout ça)
- Protéines membranaires :
o Déterminent la plupart des fonctions des membranes (différents de cellule à un autre)
o Protéines intégrées (transmembranaires) :
▪ Insérées dans la membrane et traversent d’un part et d’autre
▪ Région liposoluble (interagissent avec l’intérieur de la membrane) et
hydrosoluble (s’exposent aux milieux aqueux de chaque côté de la membrane et
à l’intérieur du canal)
o Protéines périphériques :
▪ Pas dans la bicouche
▪ Fixées sur la face interne/externe de la membrane (ne pénètrent pas)
o Fonction des protéines :
▪ Transport (réguler le mouvement transmembranaire des substances)
▪ Récepteurs de surface (important pour le système nerveux)
❖ Se lient à des ligands (ex : neurotransmetteurs) qui eux se lient à des
récepteurs membranaires (protéines dont la forme est importante,
épouse forme ligand) d’une autre cellule
❖ Ex : endorphine est une hormone (protéine) qui va dans les cellules
nerveuses et se lient pour baisser la sensation de la douleur (envie
de dormir)
❖ Par cet exemple, les pharmacologues et les chimistes ont trouvées la
partie qui est reconnue et ont pris la forme (3D) pour créer la
morphine
❖ Ex : Adrénaline est secrété par les reins augmente la fréquence
cardiaque pour transporter le sang plus rapidement pour faire
circuler et dégrader les nutriments (glycogène dans le foie) et
l’oxygène pour permettre à la respiration cellulaire de produire plus
d’ATP pour courir. De plus, elle contracte et dilate certains vaisseaux
sanguins pour diriger le sang vers les muscles. (Vasoconstriction et
vasodilatation)
❖ Dépendant du récepteur, les ligands peuvent produire des effets
différents.
▪ Marqueurs d’identité (protéines/glycoprotéines qui permettent de
communiquer avec d’autres cellules)
▪ Enzymes (fixés sur face interne/externe, catalysent les réactions. Ex : lactase qui
dégrade le lactose)
▪ Sites d’ancrage (fixent le cytosquelette à la membrane et à la matrice
extracellulaire (collagène/glycoprotéines), ex : intégrines)
▪ Jonctions cellulaires (permettent aux cellules de se lier l’une à l’autre et de
former des tissus)
, ❖ Chez animaux : Desmosomes (ancrage, empêche les cellules de se
séparer), jonctions serrées (imperméable, empêche les enzymes
digestives…), ouvertes (permet le passage de substances d’une
cellule à une autre)
Résumé du rôle de la membrane :
- Permet l’intégrité du compartiment cellulaire grâce aux lipides
- Liaison des cellules entre elles
- Reconnaissance cellulaire + immunité (sucres contiennent antigènes)
- Perméabilité sélective, contrôle échanges avec cytosol
Side notes :
Les déchets de la cellule sont rejetés dans la lymphe (elles ne font que survivre et obéir aux ordres)
Stock glucose : Foie et muscles
Oxygène = passe par membrane, pas de stock, il faut respirer
Différence entre membrane cytoplasmique et plasmique
- Cytoplasmique enveloppe le cytoplasme (la cellule)
- Plasmique enveloppe les organites (ne contient pas les mêmes protéines)
Chaque type cellulaire est composé de glucides différents (marqueurs biologiques spécifiques)
Ex : les globules blancs n’attaquent pas les cellules parce qu’ils reconnaissent les glucides sur la
membrane cytoplasmique et ne l’attaquent pas
Le transport membranaire :
Régule le déplacement : diffusion et osmose pour équilibrer les concentrations des nutriments et la
pressions des gaz
Gradient de concentration : différence de concentration
1. Mécanisme passif : Aucun besoins énergétiques (no ATP)
- Diffusion simple :
o Juste à travers les phospholipides (liposoluble (hydrophobes, non polaires, neutres) et
de petite ou moyenne taille) ex : gaz, vitamine liposoluble, eau (exception)
o Les substances se déplacent dans le sens du gradient de concentration
- Diffusion facilitée :
o Par des protéines canal (ions) ou des transporteurs/perméase (autre qu’ions)
o Permet aux molécules hydrosolubles, chargées et polaires de passer (mais pas les
molécules trop grosses)
o Protéines canaux ou canaux protéiques : les canaux ioniques sont spécifiques à une
seule substance (ex : canaux sodiques, seulement l’ion Na+)
❖ À fonction passive : toujours ouverts
, ❖ À ouverture contrôlée ou à fonction active (Attention : pas d’ATP
utilisé) : ne s’ouvrent qu’en réaction à un stimulus (hormone ou
neurotransmetteur)
o Transporteurs : Perméases
❖ Transport spécifique : un seul type de molécules (substance)
❖ Limitations : le nombre est limité (ex : manger trop de glucose = les
transporteurs sont saturés et le glucose sera rejeté dans l’urine)
- Osmose (Eau) :
o Mouvement de l’eau de concentration élevée à moins élevée
o Osmolarité : nombre d’osmoles de soluté/L de solvant
o Tonicité : capacité d’une solution de faire gagner ou perdre de l’eau à une cellule
o Solution hypertonique : concentration supérieure
o Solution hypotonique : concentration inférieure
o Solution isotonique : concentration égale
o Plasmolyse : Perte d’eau = Volume diminue = Cellule rétrécit et devient crénelée
o Turgescence et hémolyse : Trop d’eau = volume augmente = cellule gonfle et peut
éclater et perte d’hémoglobine (ex : paramécie ont des vacuoles pulsatiles pour éviter
l’éclatement)
2. Mécanisme actif : Besoin d’ATP
- Transport des solutés (hydrosolubles et petit/moyen) de concentration basse vers concentration
élevé (contre le gradient de concentration).
- Empêche l’atteinte de l’équilibre
- Primaire :
o Utilise l’énergie libérée par l’hydrolyse d’ATP
o Pompe de protéines qui utilise l’ATP avec un enzyme pour phosphoryler la protéine
pour changer sa forme (conformation) et transporte les solutés vers l’extérieur, ensuite,
une enzyme va déphosphoryler pour transporter d’autres soluté vers l’intérieur
o Ex : pompe Na+ K+ sodium et potassium (cellules nerveuses = pompe électrogène),
pompe à protons (expulsion de protons), pompes ioniques à Ca2+ (REL et cellules
musculaires)
Gradient électrochimique :
La concentration des ions sont différentes de part et d’autre de la membrane = gradient de
concentration chimique = différence de charges = gradient électrique
Séparation des charges opposées de part et d’autre de la membrane (ext. = positive et int. = négative) =
une différence de potentiel électrique appelé potentiel de membrane (-60/-70mV en moyenne au repos)
Les canaux passifs (de fuite) sont des canaux par lesquels les ions K+ et Na+ peuvent diffuser
passivement dans le sens de leur gradient de concentration
Perméabilité au sodium : peu de canaux à fonction passive
Perméabilité au potassium : 40 fois plus perméable au K+
Structure et fonction des membranes
Phospholipides:
- Aucun lien entre eux, ce sont des attractions chimiques (lipides n’ont pas de charges, alors ils se
regroupent ensemble)
- Double couche, tête sont attirés par l’eau et les queues sont repoussée
Amphipatique : Deux parties : une polaire et l’autre non-polaire
- Ex : Phospholipides : Tête polaire (groupements phosphate) et queue apolaire (acides gras)
Acides gras :
- Insaturés : empêche l’entassement des PGL et assure la fluidité (végétaux)
- Saturés : PGL s’entassent et augmente la viscosité (beurre)
Les raisons de la fluidité :
- Acides gras insaturés
- Mouvements des phosphoglycérolipides (aide au mouvement des protéines)
Cholestérol :
- Lipide de structure distincte qu’on trouve inséré entre les phospholipides juste dans les
membranes animales
- Il permet de diminuer la perméabilité de la membrane aux petits molécules hydrophobes
- Il est un tampon thermique (temp. Élevée = diminue la fluidité, temp. Basse = augmente la
fluidité)
Traverser membrane :
- Les seules substances qui peuvent traverser la membrane sans protéines sont ceux qui sont
lipophiles (oxygènes, gaz carbonique) et d’autres lipides.
Adaptation en fonction de la température :
- Certains organismes ont la capacité de modifier la composition lipidique de leur membrane par
le renouvellement de la membrane cytoplasmique par le REL comme le blé (tolèrent le froid :
bcp de PGL insaturés, pas de solidification), les crustacés (eaux froides, bcp de cholestérol : pas
de solidification), les bactéries et les archées (modifient selon la temp.)
Glucides (polysaccharides)
- Juste dans la face externe de la membrane (on peut reconnaître le milieu externe grâce aux
glucides)
- Ils se lient à des protéines ou phospholipides (glycocalyx). Les glycocalyx jouent le rôle de
reconnaissance et de spécificité cellulaire
- Permet l’adhésion entre les cellules
, - Forme une couche d’eau autour des cellules
- Glucides sont différents de cellule à autre, ensemble extrêmement spécifique de marqueurs
biologiques (ex in ppt slide 10)
Protéines : (Slide 21 = résumé de tout ça)
- Protéines membranaires :
o Déterminent la plupart des fonctions des membranes (différents de cellule à un autre)
o Protéines intégrées (transmembranaires) :
▪ Insérées dans la membrane et traversent d’un part et d’autre
▪ Région liposoluble (interagissent avec l’intérieur de la membrane) et
hydrosoluble (s’exposent aux milieux aqueux de chaque côté de la membrane et
à l’intérieur du canal)
o Protéines périphériques :
▪ Pas dans la bicouche
▪ Fixées sur la face interne/externe de la membrane (ne pénètrent pas)
o Fonction des protéines :
▪ Transport (réguler le mouvement transmembranaire des substances)
▪ Récepteurs de surface (important pour le système nerveux)
❖ Se lient à des ligands (ex : neurotransmetteurs) qui eux se lient à des
récepteurs membranaires (protéines dont la forme est importante,
épouse forme ligand) d’une autre cellule
❖ Ex : endorphine est une hormone (protéine) qui va dans les cellules
nerveuses et se lient pour baisser la sensation de la douleur (envie
de dormir)
❖ Par cet exemple, les pharmacologues et les chimistes ont trouvées la
partie qui est reconnue et ont pris la forme (3D) pour créer la
morphine
❖ Ex : Adrénaline est secrété par les reins augmente la fréquence
cardiaque pour transporter le sang plus rapidement pour faire
circuler et dégrader les nutriments (glycogène dans le foie) et
l’oxygène pour permettre à la respiration cellulaire de produire plus
d’ATP pour courir. De plus, elle contracte et dilate certains vaisseaux
sanguins pour diriger le sang vers les muscles. (Vasoconstriction et
vasodilatation)
❖ Dépendant du récepteur, les ligands peuvent produire des effets
différents.
▪ Marqueurs d’identité (protéines/glycoprotéines qui permettent de
communiquer avec d’autres cellules)
▪ Enzymes (fixés sur face interne/externe, catalysent les réactions. Ex : lactase qui
dégrade le lactose)
▪ Sites d’ancrage (fixent le cytosquelette à la membrane et à la matrice
extracellulaire (collagène/glycoprotéines), ex : intégrines)
▪ Jonctions cellulaires (permettent aux cellules de se lier l’une à l’autre et de
former des tissus)
, ❖ Chez animaux : Desmosomes (ancrage, empêche les cellules de se
séparer), jonctions serrées (imperméable, empêche les enzymes
digestives…), ouvertes (permet le passage de substances d’une
cellule à une autre)
Résumé du rôle de la membrane :
- Permet l’intégrité du compartiment cellulaire grâce aux lipides
- Liaison des cellules entre elles
- Reconnaissance cellulaire + immunité (sucres contiennent antigènes)
- Perméabilité sélective, contrôle échanges avec cytosol
Side notes :
Les déchets de la cellule sont rejetés dans la lymphe (elles ne font que survivre et obéir aux ordres)
Stock glucose : Foie et muscles
Oxygène = passe par membrane, pas de stock, il faut respirer
Différence entre membrane cytoplasmique et plasmique
- Cytoplasmique enveloppe le cytoplasme (la cellule)
- Plasmique enveloppe les organites (ne contient pas les mêmes protéines)
Chaque type cellulaire est composé de glucides différents (marqueurs biologiques spécifiques)
Ex : les globules blancs n’attaquent pas les cellules parce qu’ils reconnaissent les glucides sur la
membrane cytoplasmique et ne l’attaquent pas
Le transport membranaire :
Régule le déplacement : diffusion et osmose pour équilibrer les concentrations des nutriments et la
pressions des gaz
Gradient de concentration : différence de concentration
1. Mécanisme passif : Aucun besoins énergétiques (no ATP)
- Diffusion simple :
o Juste à travers les phospholipides (liposoluble (hydrophobes, non polaires, neutres) et
de petite ou moyenne taille) ex : gaz, vitamine liposoluble, eau (exception)
o Les substances se déplacent dans le sens du gradient de concentration
- Diffusion facilitée :
o Par des protéines canal (ions) ou des transporteurs/perméase (autre qu’ions)
o Permet aux molécules hydrosolubles, chargées et polaires de passer (mais pas les
molécules trop grosses)
o Protéines canaux ou canaux protéiques : les canaux ioniques sont spécifiques à une
seule substance (ex : canaux sodiques, seulement l’ion Na+)
❖ À fonction passive : toujours ouverts
, ❖ À ouverture contrôlée ou à fonction active (Attention : pas d’ATP
utilisé) : ne s’ouvrent qu’en réaction à un stimulus (hormone ou
neurotransmetteur)
o Transporteurs : Perméases
❖ Transport spécifique : un seul type de molécules (substance)
❖ Limitations : le nombre est limité (ex : manger trop de glucose = les
transporteurs sont saturés et le glucose sera rejeté dans l’urine)
- Osmose (Eau) :
o Mouvement de l’eau de concentration élevée à moins élevée
o Osmolarité : nombre d’osmoles de soluté/L de solvant
o Tonicité : capacité d’une solution de faire gagner ou perdre de l’eau à une cellule
o Solution hypertonique : concentration supérieure
o Solution hypotonique : concentration inférieure
o Solution isotonique : concentration égale
o Plasmolyse : Perte d’eau = Volume diminue = Cellule rétrécit et devient crénelée
o Turgescence et hémolyse : Trop d’eau = volume augmente = cellule gonfle et peut
éclater et perte d’hémoglobine (ex : paramécie ont des vacuoles pulsatiles pour éviter
l’éclatement)
2. Mécanisme actif : Besoin d’ATP
- Transport des solutés (hydrosolubles et petit/moyen) de concentration basse vers concentration
élevé (contre le gradient de concentration).
- Empêche l’atteinte de l’équilibre
- Primaire :
o Utilise l’énergie libérée par l’hydrolyse d’ATP
o Pompe de protéines qui utilise l’ATP avec un enzyme pour phosphoryler la protéine
pour changer sa forme (conformation) et transporte les solutés vers l’extérieur, ensuite,
une enzyme va déphosphoryler pour transporter d’autres soluté vers l’intérieur
o Ex : pompe Na+ K+ sodium et potassium (cellules nerveuses = pompe électrogène),
pompe à protons (expulsion de protons), pompes ioniques à Ca2+ (REL et cellules
musculaires)
Gradient électrochimique :
La concentration des ions sont différentes de part et d’autre de la membrane = gradient de
concentration chimique = différence de charges = gradient électrique
Séparation des charges opposées de part et d’autre de la membrane (ext. = positive et int. = négative) =
une différence de potentiel électrique appelé potentiel de membrane (-60/-70mV en moyenne au repos)
Les canaux passifs (de fuite) sont des canaux par lesquels les ions K+ et Na+ peuvent diffuser
passivement dans le sens de leur gradient de concentration
Perméabilité au sodium : peu de canaux à fonction passive
Perméabilité au potassium : 40 fois plus perméable au K+
