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Transport et
phénomène de
l’osmose
• Frontière entre
l’intérieur et l’extérieur
de la cellule
• Contrôle des entrées
et des sorties de la
cellule (échanges
cellulaires)
• Compartiments
intérieurs de la cellules
(organites
membranaires)
La surface de
membrane à
l'intérieur de la
cellule est souvent
plus grande que la
surface autour de la
cellule.
Structure de la membrane
• Épaisseur : 7 à 8 nm
• Deux feuillets visibles
au microscope
électronique
Il faudrait superposer 10 000
épaisseurs de membrane pour obtenir
l’épaisseur d’une feuille de papier.
1 nm (nanomètre) = 1/1000 de µm
Photographie au
microscope électronique
d'une membrane
Composition chimique
• Lipides
 Phospholipides
 Cholestérol (15% à 50% des lipides)
• Protéines
• Glucides
Comportement des phospholipides face à l'eau:
Groupement
phosphate polaire
hydrophile
Acides gras non
polaires
hydrophobes
Les
phospholipides
mélangés à l’eau
peuvent former
des liposomes,
petites sphères
formées d’une
double couche de
molécules.
Modèle de la mosaïque fluide
• Deux couches de
phospholipides
• Protéines à la
surface et à travers
• Polysaccharides
attachés aux lipides
ou aux protéines
• Cholestérol entre les
phospholipides
LIPIDES
• Phospholipides (deux
couches)
• Cholestérol (15% à 50 %
du total des lipides)
Cholestérol : rôle dans le maintien de la fluidité
de la membrane
http://www.chez.com/urbslawek/cholester.html
Les acides gras
insaturés sont
courbés (les saturés
sont rectilignes).
saturé
double liaison
insaturé
Acide oléique (insaturé)
Acide palmitique (saturé)
N.B. Les molécules de phospholipides ne sont pas liées
entre elles par des liaisons covalentes
Cohésion des molécules due :
• forces de Van Der Waals entre les
acides gras
• Interactions hydrophobes entre acides gras
L’eau repousse les molécules hydrophobes qui se
tassent les unes sur les autres
Les acides gras insaturés augmentent la
fluidité de la membrane.
Plus les molécules peuvent se rapprocher, plus les
forces de Van Der Waals sont importantes.
C’est pourquoi, par exemple, les gras saturés sont
solides à la température de la pièce.
Mosaïque fluide :
Les molécules sont ordonnées, mais
se déplacent sans arrêt les unes par
rapport aux autres. = cristal liquide
v ~ 2 m / s
Un phospholipide donné
change de position avec un
autre plus d’un million de fois
par seconde.
Si une molécule de
phospholipide avait la taille
d’une balle de ping-pong
(environ 10 millions de fois
plus gros), la vitesse serait
de 20 m/s soit environ
70Km/h
À cette échelle, une cellule
aurait un diamètre d’environ
200 m
Propriétés d’une membrane de phospholipides :
Peut se réparer d’elle-même
Si la membrane est percée ou déchirée, les molécules de phospholipides
qui s’étaient écartées les unes des autres peuvent à nouveau se rapprocher
et fermer l’ouverture.
Peut varier facilement sa taille
Si on ajoute des molécules de phospholipides, celles-ci se joignent aux
autres et la membrane s’agrandit. Inversement, elle peut réduire sa taille si
on enlève des molécules.
Permet à une sphère de se diviser
Il suffit de resserrer l’équateur d’une sphère pour obtenir
deux sphères.
Deux sphères peuvent fusionner pour en
former une plus grande
Les protéines sont ancrées dans la membrane par
leurs portions hydrophobes
Régions
hydrophiles de
la protéine
Régions
hydrophobes
Expérience démontrant la mobilité des protéines de
la membrane.
Chaînes de glucides souvent attachées aux lipides
(glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines)
Ces chaînes de glucides sont
faites de divers monosaccharides.
Elles sont très variables d’un
individu à l’autre.
Les groupes sanguins (système
ABO) sont déterminés par 3
glycoprotéines, glycoprotéines A,
B et O, qui diffèrent l’une de
l’autre par la composition de leurs
chaînes de glucides.
Protéines de la membrane
• Transport
• Enzymes
• Récepteurs
• Adhérence entre
les cellules
• Reconnaissance
par le système
immunitaire
Transport
Beaucoup de substances
pénètrent dans la cellule en
passant par des protéines
formant des "tunnels" à travers
la membrane.
Certains de ces "tunnels"
peuvent se fermer ou
s'ouvrir.
= valves nanotechnologiques
Canal de membrane
Enzymes
Plusieurs enzymes sont disposées dans la
membrane (le plus souvent la membrane formant les
structures internes de la cellule).
Les enzymes de certaines
chaînes métaboliques sont
parfois disposées côte à côte
dans la membrane.
Transport des macromolécules
• Exocytose
• Endocytose
Endocytose
Exocytose
Cas particulier d’endocytose : LA PHAGOCYTOSE:
Phagocytose d’une bactérie par un globule blanc ou
l’euglène par une amibe:
Rappel: Rôles et structure de la membrane
• Transport
• Adhérence entre
les cellules
• Reconnaissance
par le système
immunitaire: la
carte d’identité
d’une cellule
Perméabilité sélective de la membrane
La double couche de lipides est perméable:
• Aux molécules très petites (CO2, O2)
• Aux molécules liposolubles
(hydrophobes, non polaires)
La double couche de lipides est
imperméable:
• Aux grosses molécules et à la plupart des molécules
polaires
• Aux ions (K+, Cl-, Na+)
Les systèmes de transports:
Le passage de substances à travers la
membrane peut se faire :
• Par transport passif (sans dépense d’énergie)
• Par transport actif (avec dépense d’énergie)
Transport passif :
• Diffusion simple
• Diffusion facilitée
• Osmose
Diffusion
Une substance diffuse suivant son gradient
de concentration : de la zone la plus
concentrée à la zone qui l’est moins.
Gradient = différence
Le gradient de concentration entre deux milieux c'est
la différence de concentration entre les deux milieux.
Comment la vitesse de diffusion sera-t-elle modifiée si :
On élève la température du milieu?
On augmente le gradient (la
différence) de concentration ?
Le nombre de canaux permettant la
diffusion augmente ?
La diffusion de l’eau ou Osmose
Côté dilué
Côté plus
concentré
= hypotonique
= hypertonique
Membrane perméable à l’eau, MAIS pas
au soluté
L’eau se déplace du côté hypotonique (dilué) au
côté hypertonique (concentré en soluté)
L’osmose, c’est l’eau qui se déplace en suivant
son gradient de concentration
Molécules d'eau libres
Molécules d'eau non libres
Les molécules de soluté diminuent le nombre de
molécules d'eau qui sont libres de se déplacer. L'eau
se déplace de là où les molécules libres sont
abondantes à là où il y en a moins.
L’eau se déplace. Jusqu’à quand ?
Poids de la
colonne
d ’eau
Pression
osmotique
=
Pression exercée par le
poids de la colonne
d’eau (= pression
hydrostatique)
On peut même inverser le mouvement des molécules
d’eau en exerçant une pression supérieure à la pression
osmotique = OSMOSE INVERSE
L’osmose inverse permet
de dessaler l’eau de mer ou
de concentrer le sucre
d’érable.
Au niveau cellulaire:
Beaucoup de substances
pénètrent dans la cellule en
passant par des protéines
formant des "tunnels" à travers
la membrane.
Certains de ces "tunnels"
peuvent se fermer ou
s'ouvrir.
= valves nanotechnologiques
Canal de membrane, vu au
microscope électronique
Au niveau cellulaire:
Dans une
cellule, la
membrane
est semiperméable:
Il y aura des
phénomènes
osmotiques
Hypertonique
Hypotonique
Exemple: Comportement de Globules rouges en milieu:
• Isotonique
• Hypotonique
• Hypertonique
Globules rouges en milieu hypertonique
Cellules d ’élodée en milieu hypotonique et hypertonique
Milieu hypotonique
État de turgescence
EAU
Milieu hypertonique
État de plasmolyse
Que se produit-il si on plonge des fruits dans du
sucre?
INTESTIN
L’osmose joue un rôle important dans le
déplacement des liquides dans l’organisme
SANG
LIQUIDE
INTERSTITIEL
REINS
Que se produirait-il si
le sang devenait
hypertonique ?
Et s’il devenait
hypotonique ?
LIQUIDE
INTRACELLULAIRE
Un poisson vivant en eau de mer est-il en milieu
hypo, hyper ou isotonique?
Eau
L’eau de mer
est
hypertonique
(par osmose)
Sel
(par diffusion)
Comment le poisson peut-il survivre?
Pourquoi peut-on conserver des aliments dans de la
saumure (solution saturée de sel)?
Pour les autres molécules que l’eau,
des protéines de la membrane
permettent le passage de ce qui ne
peut passer à travers les lipides :
• Forment des canaux à travers
la membrane : diffusion
simple
OU
• s’associent aux
molécules à
transporter et les
déplacent dans la
membrane :
diffusion facilitée
Diffusion facilitée
La diffusion se fait par l’intermédiaire d’une protéine de
la membrane.
N .B.
• Pas de dépense d ’énergie
• Se fait selon le gradient de concentration
Transport actif :
Ressemble à la diffusion facilitée (nécessite un
transporteur) MAIS :
• Besoin d’une source d’énergie (ATP)
• Peut se faire CONTRE le gradient de
concentration
Indique une dépense d'énergie
Transport actif
FIN