Membrane cellulaire- c'est la membrane cellulaire qui remplit les fonctions suivantes : séparation du contenu de la cellule et du milieu extérieur, transport sélectif de substances (échange avec le milieu extérieur à la cellule), lieu de certaines réactions biochimiques, union des cellules dans les mouchoirs et la réception.
Les membranes cellulaires sont divisées en plasma (intracellulaire) et externe. La principale propriété de toute membrane est la semi-perméabilité, c'est-à-dire la capacité de laisser passer uniquement certaines substances. Cela permet un échange sélectif entre la cellule et l’environnement extérieur ou un échange entre compartiments cellulaires.
Les membranes plasmiques sont des structures lipoprotéiques. Les lipides forment spontanément une bicouche (double couche) dans laquelle les protéines membranaires « flottent ». Les membranes contiennent plusieurs milliers de protéines différentes : structurelles, transporteuses, enzymes, etc. Entre les molécules protéiques se trouvent des pores à travers lesquels passent les substances hydrophiles (la bicouche lipidique empêche leur pénétration directe dans la cellule). Des groupes glycosyle (monosaccharides et polysaccharides) sont attachés à certaines molécules à la surface de la membrane, qui participent au processus de reconnaissance cellulaire lors de la formation des tissus.
L'épaisseur des membranes varie, allant généralement de 5 à 10 nm. L'épaisseur est déterminée par la taille de la molécule lipidique amphiphile et est de 5,3 nm. Une augmentation supplémentaire de l’épaisseur de la membrane est due à la taille des complexes protéiques membranaires. En fonction des conditions extérieures (le cholestérol est le régulateur), la structure de la bicouche peut changer pour devenir plus dense ou plus liquide - la vitesse de déplacement des substances le long des membranes en dépend.
Les membranes cellulaires comprennent : la membrane plasmique, le caryolemme, les membranes du réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les peroxysomes, les mitochondries, les inclusions, etc.
Les lipides sont insolubles dans l'eau (hydrophobie), mais facilement solubles dans les solvants organiques et les graisses (lipophile). La composition des lipides des différentes membranes n’est pas la même. Par exemple, la membrane plasmique contient beaucoup de cholestérol. Les lipides les plus courants dans la membrane sont les phospholipides (glycérophosphatides), les sphingomyélines (sphingolipides), les glycolipides et le cholestérol.
Les phospholipides, les sphingomyélines, les glycolipides sont constitués de deux parties fonctionnellement différentes : une partie hydrophobe non polaire, qui ne porte pas de charges - des « queues » constituées d'acides gras, et une partie hydrophile contenant des « têtes » polaires chargées - des groupes alcool (par exemple, glycérol).
La partie hydrophobe de la molécule est généralement constituée de deux acides gras. L'un des acides est saturé et le second est insaturé. Cela détermine la capacité des lipides à former spontanément des structures membranaires bicouches (bilipides). Les lipides membranaires remplissent les fonctions suivantes : barrière, transport, microenvironnement protéique, résistance électrique de la membrane.
Les membranes diffèrent les unes des autres par leur ensemble de molécules protéiques. De nombreuses protéines membranaires sont constituées de régions riches en acides aminés polaires (porteurs de charge) et de régions contenant des acides aminés non polaires (glycine, alanine, valine, leucine). Ces protéines dans les couches lipidiques des membranes sont situées de telle sorte que leurs sections non polaires sont pour ainsi dire immergées dans la partie « grasse » de la membrane, où se trouvent les sections hydrophobes des lipides. La partie polaire (hydrophile) de ces protéines interagit avec les têtes lipidiques et fait face à la phase aqueuse.
Les membranes biologiques ont des propriétés communes:
les membranes sont des systèmes fermés qui ne permettent pas au contenu de la cellule et de ses compartiments de se mélanger. La violation de l'intégrité de la membrane peut entraîner la mort cellulaire ;
mobilité superficielle (planaire, latérale). Dans les membranes, il y a un mouvement continu de substances à travers la surface ;
asymétrie membranaire. La structure des couches externes et superficielles est chimiquement, structurellement et fonctionnellement hétérogène.
Les membranes remplissent un grand nombre de fonctions différentes :
les membranes déterminent la forme d'un organite ou d'une cellule ;
barrière: contrôler l'échange de substances solubles (par exemple, ions Na +, K +, Cl -) entre les compartiments interne et externe ;
énergie: synthèse d'ATP sur les membranes internes des mitochondries et photosynthèse dans les membranes des chloroplastes ; former une surface propice aux réactions chimiques (phosphorylation sur les membranes mitochondriales) ;
sont une structure qui assure la reconnaissance des signaux chimiques (les récepteurs d'hormones et de neurotransmetteurs sont situés sur la membrane) ;
jouent un rôle dans l’interaction intercellulaire et favorisent le mouvement cellulaire.
Transport à travers la membrane. La membrane a une perméabilité sélective aux substances solubles, nécessaire pour :
séparation de la cellule du milieu extracellulaire ;
assurer la pénétration dans la cellule et la rétention des molécules nécessaires (telles que les lipides, le glucose et les acides aminés), ainsi que l'élimination des produits métaboliques (y compris ceux inutiles) de la cellule ;
maintenir un gradient ionique transmembranaire.
Les organites intracellulaires peuvent également avoir une membrane sélectivement perméable. Par exemple, dans les lysosomes, la membrane maintient une concentration d’ions hydrogène (H+) 1 000 à 10 000 fois supérieure à celle du cytosol.
Le transport à travers la membrane peut être passif, allégé ou actif.
Transports passifs- c'est le mouvement de molécules ou d'ions le long d'un gradient de concentration ou électrochimique. Il peut s'agir d'une simple diffusion, comme dans le cas de la pénétration de gaz (par exemple O 2 et CO 2) ou de simples molécules (éthanol) à travers la membrane plasmique. En diffusion simple, de petites molécules dissoutes dans le liquide extracellulaire sont successivement dissoutes dans la membrane puis dans le liquide intracellulaire. Ce processus n'est pas spécifique et le taux de pénétration à travers la membrane est déterminé par le degré d'hydrophobie de la molécule, c'est-à-dire sa liposolubilité. Le taux de diffusion à travers la bicouche lipidique est directement proportionnel à l'hydrophobie ainsi qu'au gradient de concentration transmembranaire ou gradient électrochimique.
La diffusion facilitée est le mouvement rapide de molécules à travers une membrane par des protéines membranaires spécifiques appelées perméases. Ce processus est spécifique ; il se déroule plus rapidement que la simple diffusion, mais a une limite de vitesse de transport.
La diffusion facilitée est généralement caractéristique des substances hydrosolubles. La plupart (sinon la totalité) des transporteurs membranaires sont des protéines. Le mécanisme spécifique du fonctionnement du transporteur lors de la diffusion facilitée n'a pas été suffisamment étudié. Ils peuvent, par exemple, assurer le transport par un mouvement de rotation dans la membrane. Récemment, des informations sont apparues selon lesquelles les protéines porteuses, au contact de la substance transportée, changent de conformation, à la suite de quoi une sorte de « porte » ou de canal s'ouvre dans la membrane. Ces changements se produisent en raison de l’énergie libérée lorsque la substance transportée se lie à la protéine. Des transferts de type relais sont également possibles. Dans ce cas, le support lui-même reste immobile et les ions migrent le long de lui d'une liaison hydrophile à l'autre.
L'antibiotique gramicidine peut servir de modèle pour ce type de vecteur. Dans la couche lipidique de la membrane, sa longue molécule linéaire prend la forme d’une hélice et forme un canal hydrophile à travers lequel l’ion K peut migrer selon un gradient.
Des preuves expérimentales ont été obtenues de l'existence de canaux naturels dans les membranes biologiques. Les protéines de transport sont hautement spécifiques de la substance transportée à travers la membrane et ressemblent aux enzymes dans de nombreuses propriétés. Ils présentent une plus grande sensibilité au pH, sont inhibés de manière compétitive par des composés de structure similaire à celle de la substance transportée et de manière non compétitive par des agents qui modifient spécifiquement les groupes fonctionnels des protéines.
La diffusion facilitée diffère de la diffusion ordinaire non seulement par sa vitesse, mais également par sa capacité à saturer. L'augmentation du taux de transfert des substances ne se produit proportionnellement à l'augmentation du gradient de concentration que jusqu'à certaines limites. Cette dernière est déterminée par la « puissance » du transporteur.
Le transport actif est le mouvement d'ions ou de molécules à travers une membrane contre un gradient de concentration dû à l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP. Il existe trois principaux types de transport actif d’ions :
pompe sodium-potassium - Na + /K + -adénosine triphosphatase (ATPase), qui transporte Na + vers l'extérieur et K + vers l'intérieur ;
pompe à calcium (Ca 2+) - Ca 2+ -ATPase, qui transporte le Ca 2+ de la cellule ou du cytosol vers le réticulum sarcoplasmique ;
pompe à protons - H + -ATPase. Les gradients ioniques créés par le transport actif peuvent être utilisés pour le transport actif d'autres molécules, comme certains acides aminés et sucres (transport actif secondaire).
Cotransport est le transport d’un ion ou d’une molécule couplé au transfert d’un autre ion. Importation- transfert simultané des deux molécules dans une direction ; antiport- transfert simultané des deux molécules dans des directions opposées. Si le transport n'est pas associé au transfert d'un autre ion, ce processus est appelé uniport. Le cotransport est possible aussi bien en diffusion facilitée qu’en transport actif.
Le glucose peut être transporté par diffusion facilitée en utilisant le type symport. Les ions Cl - et HCO 3 - sont transportés à travers la membrane des globules rouges par diffusion facilitée par un transporteur appelé bande 3, de type antiport. Dans ce cas, Cl - et HCO 3 - sont transférés dans des directions opposées et la direction du transfert est déterminée par le gradient de concentration dominant.
Le transport actif des ions contre un gradient de concentration nécessite de l'énergie libérée lors de l'hydrolyse de l'ATP en ADP : ATP ADP + P (phosphate inorganique). Le transport actif, ainsi que la diffusion facilitée, se caractérisent par : la spécificité, la limitation de la vitesse maximale (c'est-à-dire que la courbe cinétique atteint un plateau) et la présence d'inhibiteurs. Un exemple est le transport actif primaire réalisé par Na + /K + - ATPase. Pour le fonctionnement de ce système antiport enzymatique, la présence d'ions Na+, K+ et magnésium est nécessaire. Il est présent dans pratiquement toutes les cellules animales et sa concentration est particulièrement élevée dans les tissus excitables (par exemple, les nerfs et les muscles) et dans les cellules qui participent activement au mouvement du Na + à travers la membrane plasmique (par exemple, dans le cortex rénal). et glandes salivaires) .
L'enzyme ATPase elle-même est un oligomère constitué de 2 sous-unités de 110 kDa et de 2 sous-unités glycoprotéiques de 55 kDa chacune.. lors de l'hydrolyse de l'ATP, une phosphorylation réversible d'un certain résidu aspartate sur la sous-unité se produit avec la formation de -aspartamyl phosphate.. La phosphorylation nécessite Na + et Mg 2+ , mais pas K + , alors que la déphosphorylation nécessite K + , mais pas Na + ou Mg 2+ . Deux états conformationnels du complexe protéique avec des niveaux d'énergie différents ont été décrits, généralement désignés par E 1 et E 2, c'est pourquoi l'ATPase est également appelée vecteur de type E 1 -E 2 . Glycosides cardiaques, par ex. digoxine Et ouabaïne, inhibent l'activité ATPase. La ouabaïne, en raison de son excellente solubilité dans l'eau, est largement utilisée dans les études expérimentales pour étudier la pompe à sodium.
L'idée généralement acceptée du fonctionnement de Na + /K + - ATPase est la suivante. Les ions Na et ATP rejoignent la molécule ATPase en présence de Mg 2+. La liaison des ions Na déclenche la réaction d’hydrolyse de l’ATP, qui entraîne la formation d’ADP et de la forme phosphorylée de l’enzyme. La phosphorylation induit une transition de la protéine enzymatique vers un nouvel état conformationnel et la ou les régions porteuses de Na sont exposées à l'environnement externe. Ici, Na + est échangé contre K + , puisque la forme phosphorylée de l'enzyme est caractérisée par une forte affinité pour les ions K. La transition inverse de l'enzyme vers sa conformation d'origine est initiée par l'élimination hydrolytique du groupe phosphoryle sous la forme. de phosphate inorganique et s'accompagne de la libération de K + dans l'espace interne de la cellule. Le site actif déphosphorylé de l’enzyme est capable de fixer une nouvelle molécule d’ATP et le cycle se répète.
Les quantités d’ions K et Na entrant dans la cellule à la suite de la pompe ne sont pas égales. Pour trois ions Na éliminés, deux ions K sont introduits avec l'hydrolyse simultanée d'une molécule d'ATP. L'ouverture et la fermeture du canal sur les côtés opposés de la membrane et le changement alterné de l'efficacité de la liaison du Na et du K sont assurés par l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP. Les ions transportés – Na et K – sont des cofacteurs de cette réaction enzymatique. Théoriquement, il est possible d'imaginer diverses pompes fonctionnant selon ce principe, même si seules quelques-unes d'entre elles sont actuellement connues.
Transport du glucose. Le transport du glucose peut se produire soit par diffusion facilitée, soit par transport actif, et dans le premier cas il s'effectue sous forme uniport, dans le second - sous forme symport. Le glucose peut être transporté dans les globules rouges par diffusion facilitée. La constante de Michaelis (Km) pour le transport du glucose dans les globules rouges est d'environ 1,5 mmol/L (c'est-à-dire qu'à cette concentration de glucose, environ 50 % des molécules de perméase disponibles seront liées aux molécules de glucose). Étant donné que la concentration de glucose dans le sang humain est de 4 à 6 mmol/l, son absorption par les globules rouges se produit à une vitesse presque maximale. La spécificité de la perméase se manifeste déjà dans le fait que l'isomère L n'est presque pas transporté dans les érythrocytes, contrairement au D-galactose et au D-mannose, mais des concentrations plus élevées sont nécessaires pour atteindre la demi-saturation du système de transport. Une fois à l’intérieur de la cellule, le glucose subit une phosphorylation et ne peut plus quitter la cellule. La perméase de glucose est également appelée perméase D-hexose. Il s'agit d'une protéine membranaire intégrale d'un poids moléculaire de 45 kDa.
Le glucose peut également être transporté par un système de symports dépendant du Na + présent dans les membranes plasmiques d'un certain nombre de tissus, notamment les tubules rénaux et l'épithélium intestinal. Dans ce cas, une molécule de glucose est transportée par diffusion facilitée contre le gradient de concentration, et un ion Na est transporté le long du gradient de concentration. L’ensemble du système fonctionne finalement grâce à la fonction de pompage de la Na + /K + - ATPase. Ainsi, le symport est un système de transport actif secondaire. Les acides aminés sont transportés de la même manière.
Pompe Ca 2+ est un système de transport actif de type E 1 - E 2, constitué d'une protéine membranaire intégrale qui, lors du transfert de Ca 2+, est phosphorylée au niveau du résidu aspartate. Lors de l'hydrolyse de chaque molécule d'ATP, deux ions Ca 2+ sont transférés. Dans les cellules eucaryotes, le Ca 2+ peut se lier à une protéine liant le calcium appelée calmoduline, et l'ensemble du complexe se lie à la pompe Ca 2+. Les protéines liant le Ca 2+ comprennent également la troponine C et la parvalbumine.
Les ions Ca, comme les ions Na, sont activement éliminés des cellules par la Ca 2+ -ATPase. Les membranes du réticulum endoplasmique contiennent des quantités particulièrement importantes de protéine de pompe à calcium. La chaîne de réactions chimiques conduisant à l'hydrolyse de l'ATP et au transfert de Ca 2+ peut s'écrire sous la forme des équations suivantes :
2Ca n + ATP + E 1 Ca 2 - E - P + ADP
Ca 2 - E - P 2Ca ext + PO 4 3- + E 2
Où se situe l'établissement San - Ca2+ à l'extérieur ;
Ca ext - Ca 2+ situé à l'intérieur;
E 1 et E 2 sont des conformations différentes de l'enzyme transporteur dont le passage de l'une à l'autre est associé à l'utilisation de l'énergie ATP.
Le système d'élimination active de H + du cytoplasme est soutenu par deux types de réactions : l'activité de la chaîne de transport d'électrons (chaîne rédox) et l'hydrolyse de l'ATP. Les pompes rédox et hydrolytiques H + sont situées dans des membranes capables de convertir l'énergie lumineuse ou chimique en énergie H + (c'est-à-dire les membranes plasmiques des procaryotes, les membranes conjuguées des chloroplastes et des mitochondries). Grâce au travail de la H + ATPase et/ou de la chaîne rédox, les protons sont transloqués et une force motrice des protons (H +) apparaît sur la membrane. Le gradient électrochimique des ions hydrogène, comme le montrent des études, peut être utilisé pour le transport couplé (transport actif secondaire) d'un grand nombre de métabolites - anions, acides aminés, sucres, etc.
À l'activité de la membrane plasmique sont associés ceux qui assurent l'absorption de substances solides et liquides de poids moléculaire élevé par la cellule, - phagocytose Et pinocytose(de Gerch. phagos- Il y a , pinos- boire, cytos- cellule). La membrane cellulaire forme des poches, ou invaginations, qui attirent les substances de l'extérieur. Ensuite, de telles invaginations se détachent et entourent une gouttelette du milieu extérieur (pinocytose) ou des particules solides (phagocytose) d'une membrane. La pinocytose est observée dans une grande variété de cellules, en particulier dans les organes où se produisent les processus d'absorption.
La membrane cellulaire (membrane plasmique) est une fine membrane semi-perméable qui entoure les cellules.
Fonction et rôle de la membrane cellulaire
Sa fonction est de protéger l’intégrité de l’intérieur en permettant à certaines substances essentielles d’entrer dans la cellule et en empêchant d’autres d’y pénétrer.
Il sert également de base à l’attachement à certains organismes et à d’autres. Ainsi, la membrane plasmique donne également la forme de la cellule. Une autre fonction de la membrane est de réguler la croissance cellulaire grâce à l'équilibre et.
Lors de l'endocytose, les lipides et les protéines sont éliminés de la membrane cellulaire au fur et à mesure que les substances sont absorbées. Au cours de l'exocytose, les vésicules contenant des lipides et des protéines fusionnent avec la membrane cellulaire, augmentant ainsi la taille des cellules. , et les cellules fongiques ont des membranes plasmiques. Les internes, par exemple, sont également enfermés dans des membranes protectrices.
Structure de la membrane cellulaire
La membrane plasmique est principalement composée d'un mélange de protéines et de lipides. Selon l'emplacement et le rôle de la membrane dans le corps, les lipides peuvent constituer 20 à 80 pour cent de la membrane, le reste étant constitué de protéines. Alors que les lipides contribuent à donner de la flexibilité à la membrane, les protéines contrôlent et maintiennent la chimie cellulaire et aident au transport des molécules à travers la membrane.
Lipides membranaires
Les phospholipides sont le principal composant des membranes plasmiques. Ils forment une bicouche lipidique dans laquelle les régions de tête hydrophiles (attirées par l'eau) s'organisent spontanément pour faire face au cytosol aqueux et au liquide extracellulaire, tandis que les régions de queue hydrophobes (repoussées par l'eau) font face au cytosol et au liquide extracellulaire. La bicouche lipidique est semi-perméable, permettant seulement à certaines molécules de diffuser à travers la membrane.
Le cholestérol est un autre composant lipidique des membranes des cellules animales. Les molécules de cholestérol sont dispersées sélectivement entre les phospholipides membranaires. Cela permet de maintenir la rigidité des membranes cellulaires en empêchant les phospholipides de devenir trop denses. Le cholestérol est absent des membranes des cellules végétales.
Les glycolipides sont situés sur la surface externe des membranes cellulaires et y sont reliés par une chaîne glucidique. Ils aident la cellule à reconnaître d’autres cellules du corps.
Protéines membranaires
La membrane cellulaire contient deux types de protéines associées. Les protéines de la membrane périphérique sont externes et s'y associent en interagissant avec d'autres protéines. Les protéines membranaires intégrales sont introduites dans la membrane et la plupart la traversent. Des parties de ces protéines transmembranaires sont situées des deux côtés de celle-ci.
Les protéines de la membrane plasmique ont de nombreuses fonctions différentes. Les protéines structurelles fournissent soutien et forme aux cellules. Les protéines des récepteurs membranaires aident les cellules à communiquer avec leur environnement externe à l’aide d’hormones, de neurotransmetteurs et d’autres molécules de signalisation. Les protéines de transport, telles que les protéines globulaires, transportent les molécules à travers les membranes cellulaires par diffusion facilitée. Les glycoprotéines sont reliées à une chaîne glucidique. Ils sont intégrés dans la membrane cellulaire, contribuant à l’échange et au transport des molécules.
Membranes organites
Certains organites cellulaires sont également entourés de membranes protectrices. cœur,
Délimitatif ( barrière) - séparer le contenu cellulaire de l'environnement extérieur ;
Réguler les échanges entre la cellule et l'environnement ;
Ils divisent les cellules en compartiments, ou compartiments, destinés à certaines voies métaboliques spécialisées ( partage);
C'est le siège de certaines réactions chimiques (réactions lumineuses de photosynthèse dans les chloroplastes, phosphorylation oxydative lors de la respiration dans les mitochondries) ;
Assurer la communication entre les cellules des tissus des organismes multicellulaires ;
Transport- effectue le transport transmembranaire.
Récepteur- sont l'emplacement des sites récepteurs qui reconnaissent les stimuli externes.
Transport de substancesà travers la membrane - l'une des principales fonctions de la membrane, assurant l'échange de substances entre la cellule et l'environnement extérieur. Selon la consommation d'énergie pour le transfert des substances, on distingue :
transport passif, ou diffusion facilitée ;
transport actif (sélectif) avec la participation de l'ATP et des enzymes.
transport sous emballage à membrane. Il existe l'endocytose (dans la cellule) et l'exocytose (hors de la cellule) - des mécanismes qui transportent les grosses particules et les macromolécules à travers la membrane. Au cours de l'endocytose, la membrane plasmique forme une invagination, ses bords fusionnent et une vésicule est libérée dans le cytoplasme.
La vésicule est délimitée du cytoplasme par une seule membrane, qui fait partie de la membrane cytoplasmique externe. Il existe la phagocytose et la pinocytose. La phagocytose est l'absorption de grosses particules assez dures.
Par exemple, la phagocytose des lymphocytes, des protozoaires, etc. La pinocytose est le processus de capture et d'absorption de gouttelettes de liquide contenant des substances dissoutes. L'exocytose est le processus d'élimination de diverses substances de la cellule. Lors de l'exocytose, la membrane de la vésicule, ou vacuole, fusionne avec la membrane cytoplasmique externe. Le contenu de la vésicule est éliminé au-delà de la surface cellulaire et la membrane est incluse dans la membrane cytoplasmique externe. Au cœur
passif
La diffusion à travers les canaux membranaires est le transport de molécules chargées et d'ions (Na, K, Ca, Cl) pénétrant à travers la membrane en raison de la présence de protéines spéciales formant des canaux qui forment des pores d'eau.
La diffusion facilitée est le transport de substances utilisant des protéines de transport spéciales. Chaque protéine est responsable d'une molécule ou d'un groupe de molécules apparentées strictement défini, interagit avec elle et se déplace à travers la membrane. Par exemple, les sucres, les acides aminés, les nucléotides et autres molécules polaires.
Transports actifs réalisée par des protéines porteuses (ATPase) contre un gradient électrochimique, avec consommation d'énergie. Sa source est constituée de molécules d'ATP. Par exemple, le sodium est une pompe à potassium.
La concentration de potassium à l'intérieur de la cellule est beaucoup plus élevée qu'à l'extérieur, et le sodium, vice versa. Par conséquent, les cations potassium et sodium diffusent passivement à travers les pores d’eau de la membrane selon un gradient de concentration. Ceci s'explique par le fait que la perméabilité de la membrane aux ions potassium est supérieure à celle des ions sodium. En conséquence, le potassium se diffuse hors de la cellule plus rapidement que le sodium dans la cellule. Cependant, pour le fonctionnement normal des cellules, un certain rapport de 3 ions potassium et 2 ions sodium est nécessaire. Par conséquent, il existe une pompe sodium-potassium dans la membrane qui pompe activement le sodium hors de la cellule et le potassium dans la cellule. Cette pompe est une protéine membranaire transmembranaire capable de réarrangements conformationnels. Par conséquent, il peut attacher à lui-même des ions potassium et sodium (antiport). Le processus est gourmand en énergie :
De l'intérieur de la membrane, les ions sodium et une molécule d'ATP pénètrent dans la protéine pompe, et les ions potassium proviennent de l'extérieur.
Les ions sodium se combinent avec une molécule protéique et la protéine acquiert une activité ATPase, c'est-à-dire la capacité de provoquer l'hydrolyse de l'ATP, qui s'accompagne de la libération d'énergie qui entraîne la pompe.
Le phosphate libéré lors de l'hydrolyse de l'ATP se fixe sur la protéine, c'est-à-dire phosphoryle la protéine.
La phosphorylation provoque des changements conformationnels dans la protéine ; elle devient incapable de retenir les ions sodium. Ils sont libérés et sortent de la cellule.
La nouvelle conformation de la protéine favorise l'attachement des ions potassium à celle-ci.
L'ajout d'ions potassium provoque une déphosphorylation de la protéine. Il change à nouveau de conformation.
Un changement de conformation des protéines entraîne la libération d’ions potassium à l’intérieur de la cellule.
La protéine est à nouveau prête à attacher des ions sodium à elle-même.
En un cycle de fonctionnement, la pompe pompe 3 ions sodium de la cellule et pompe 2 ions potassium.
Cytoplasme– un composant obligatoire de la cellule, situé entre l’appareil superficiel de la cellule et le noyau. Il s'agit d'un complexe structurel hétérogène complexe composé de :
hyaloplasme
organites (composants permanents du cytoplasme)
les inclusions sont des composants temporaires du cytoplasme.
Matrice cytoplasmique(hyaloplasme) est le contenu interne de la cellule - une solution colloïdale incolore, épaisse et transparente. Les composants de la matrice cytoplasmique réalisent les processus de biosynthèse dans la cellule et contiennent les enzymes nécessaires à la production d'énergie, principalement dues à la glycolyse anaérobie.
Propriétés fondamentales de la matrice cytoplasmique.
Détermine les propriétés colloïdales de la cellule. Avec les membranes intracellulaires du système vacuolaire, il peut être considéré comme un système colloïdal hautement hétérogène ou multiphasé.
Fournit un changement dans la viscosité du cytoplasme, une transition d'un gel (plus épais) à un sol (plus liquide), qui se produit sous l'influence de facteurs externes et internes.
Fournit la cyclose, le mouvement amiboïde, la division cellulaire et le mouvement des pigments dans les chromatophores.
Détermine la polarité de l'emplacement des composants intracellulaires.
Fournit les propriétés mécaniques des cellules - élasticité, capacité à fusionner, rigidité.
Organites– des structures cellulaires permanentes qui garantissent que la cellule remplit des fonctions spécifiques. Selon les caractéristiques structurelles, on les distingue :
organites membranaires - ont une structure membranaire.
Ils peuvent être monomembranaires (RE, appareil de Golgi, lysosomes, vacuoles de cellules végétales). Double membrane (mitochondries, plastes, noyau).
Organites non membranaires - n'ont pas de structure membranaire (chromosomes, ribosomes, centre cellulaire, cytosquelette).
Les organites à usage général sont caractéristiques de toutes les cellules : noyau, mitochondries, centre cellulaire, appareil de Golgi, ribosomes, EPS, lysosomes. Lorsque les organites sont caractéristiques de certains types de cellules, on les appelle organites spécialisés (par exemple, myofibrilles qui contractent une fibre musculaire). Réticulum endoplasmique
- une structure unique et continue dont la membrane forme de nombreuses invaginations et plis qui ressemblent à des tubules, des microvacuoles et de grandes citernes. Les membranes ER sont reliées d’une part à la membrane cytoplasmique cellulaire et d’autre part à l’enveloppe externe de la membrane nucléaire.
Dans le RE rugueux ou granuleux, les citernes et les tubules sont associés aux ribosomes. est la face externe de la membrane. Le RE lisse ou agranulaire n’a aucun lien avec les ribosomes. C'est la face interne de la membrane.
Sur la base de ses caractéristiques fonctionnelles, la membrane cellulaire peut être divisée en 9 fonctions qu’elle remplit.
Fonctions de la membrane cellulaire :
1. Transports. Transporte les substances de cellule en cellule ;
2. Barrière. A une perméabilité sélective, assure le métabolisme nécessaire ;
3. Récepteur. Certaines protéines présentes dans la membrane sont des récepteurs ;
4. Mécanique. Assure l'autonomie de la cellule et de ses structures mécaniques ;
5. Matrice. Fournit une interaction et une orientation optimales des protéines matricielles ;
6. Énergie. Les membranes contiennent des systèmes de transfert d'énergie lors de la respiration cellulaire dans les mitochondries ;
7. Enzymatique. Les protéines membranaires sont parfois des enzymes. Par exemple, les membranes cellulaires intestinales ;
8. Marquage. La membrane contient des antigènes (glycoprotéines) qui permettent l'identification des cellules ;
9. Génération. Réalise la génération et la conduction des biopotentiels.
Vous pouvez voir à quoi ressemble une membrane cellulaire en utilisant l'exemple de la structure d'une cellule animale ou végétale.
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La figure montre la structure de la membrane cellulaire.
Les composants de la membrane cellulaire comprennent diverses protéines membranaires cellulaires (globulaires, périphériques, de surface), ainsi que des lipides membranaires cellulaires (glycolipide, phospholipide). La structure de la membrane cellulaire contient également des glucides, du cholestérol, des glycoprotéines et des protéines en hélice alpha.
Composition de la membrane cellulaire
La composition principale de la membrane cellulaire comprend :
1. Protéines - responsables de diverses propriétés de la membrane ;
2. Trois types de lipides (phospholipides, glycolipides et cholestérol) responsables de la rigidité membranaire.
Protéines de la membrane cellulaire :
1. Protéine globulaire ;
2. Protéine de surface ;
3. Protéine périphérique.
Le but principal de la membrane cellulaire
Le but principal de la membrane cellulaire :
1. Réguler les échanges entre la cellule et l’environnement ;
2. Séparez le contenu de toute cellule de l'environnement extérieur, garantissant ainsi son intégrité ;
3. Les membranes intracellulaires divisent la cellule en compartiments fermés spécialisés - des organites ou des compartiments dans lesquels certaines conditions environnementales sont maintenues.
Structure de la membrane cellulaire
La structure de la membrane cellulaire est une solution bidimensionnelle de protéines intégrales globulaires dissoutes dans une matrice phospholipidique liquide. Ce modèle de structure membranaire a été proposé par deux scientifiques Nicholson et Singer en 1972. Ainsi, la base des membranes est une couche lipidique bimoléculaire, avec un agencement ordonné de molécules, comme vous pouvez le voir.
