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1.5 – Types de transports cellulaire SBI 4U Dominic Décoeur.

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1 1.5 – Types de transports cellulaire SBI 4U Dominic Décoeur

2 Quels sont les besoins dune cellule vivante en matière première pour fonctionner et les déchets produits? Introduction

3 Épaisseur : 7 à 8 nm Deux feuillets visibles au microscope électronique 1 nm (nanomètre) = 1/1000 de µm Il faudrait superposer épaisseurs de membrane pour obtenir lépaisseur dune feuille de papier. Structure de la membrane cellulaire Photographie au microscope électronique dune membrane

4 Rôles de la membrane cellulaire Délimite et garde le contenu de la cellule à lintérieur. Faite en fonction de laisser entrer et sortir des substances. Empêcher lentrée de substances nuisibles. Prévenir léchappement de substances essentielles à la cellule.

5 La membrane des cellules est formée d'une double couche de phospholipides associés à d'autres molécules. Cholestérol : entre les phospholipides (15 à 50 % des lipides) Protéines : à la surface et à travers la cellule Phospholipides : deux couches Glucides : attachés aux lipides ou aux protéines Composition chimique de la membrane cellulaire

6 Groupement phosphate polaire hydrophile Acides gras non polaires hydrophobes Comportement du phospholipides face à leau

7 Les phospholipides dans l'eau peuvent s'assembler en une double membrane : Mélangés à leau, les phospholipides peuvent former de petites sphères : les liposomes

8 Les molécules sont ordonnées, mais se déplacent sans arrêt les unes par rapport aux autres. v ~ 2 m / s Si une molécule de phospholipide avait la taille dune balle de ping- pong (environ 10 millions de fois plus gros), la vitesse serait de 20 m/s soit environ 70 km/h. À cette échelle, une cellule aurait un diamètre denviron 200 m. Mosaïque fluide : Un phospholipide donné change de position avec un autre plus dun million de fois par seconde. Ils offrent une certaine fluidité à la cellule.

9 Le cholestérol stabilise la fluidité : Si la température est haute, il diminue le mouvement des phospholipides ce qui réduit la fluidité. Si la température est basse, il empêche les phospholipides de trop se rapprocher ce qui augmente la fluidité. Mosaïque fluide :

10 Peut se réparer delle-même Si la membrane est percée ou déchirée, les molécules de phospholipides qui sétaient écartées les unes des autres peuvent à nouveau se rapprocher et fermer louverture. Peut varier facilement sa taille Si on ajoute des molécules de phospholipides, celles-ci se joignent aux autres et la membrane sagrandit. Inversement, elle peut réduire sa taille si on enlève des molécules. *** Deux sphères peuvent fusionner pour en former une plus grande. Permet à une sphère de se diviser Il suffit de resserrer léquateur dune sphère pour obtenir deux sphères. Propriétés dune membrane de phospholipides

11 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 Le rôle des protéines dans la membrane cellulaire

12 Canal de membrane

13 Transport passif Transport de molécules à travers de la membrane sans que la cellule ne dépense de lénergie. Transport de molécules à travers de la membrane sans que la cellule ne dépense de lénergie. Il y a trois sortes de transport passif : Il y a trois sortes de transport passif : la diffusion la diffusion losmose losmose la diffusion facilitée. la diffusion facilitée.

14 Diffusion Déplacement des molécules dune région de forte concentration vers une région de faible concentration. Déplacement des molécules dune région de forte concentration vers une région de faible concentration. Pour des petites molécules Pour des petites molécules Fonctionne bien si la distance est courte Fonctionne bien si la distance est courte Par exemple, lO 2 et CO 2 peuvent diffuser directement à travers la bicouche de la membrane Par exemple, lO 2 et CO 2 peuvent diffuser directement à travers la bicouche de la membrane

15 Une substance diffuse suivant son gradient de concentration : de la zone la plus concentrée à la zone qui lest moins. Diffusion

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17 Les molécules de sucre commencent par se dissoudre dans leau. Leur concentration est alors très élevée autour du cube de sucre. Les molécules commencent donc à se disperser (diffuser) dans toute la tasse jusquà ce que la concentration de molécule de sucre soit égale partout.

18 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 ?

19 Osmose Déplacement des molécules deau dune région de forte concentration vers une région de faible concentration. Déplacement des molécules deau dune région de forte concentration vers une région de faible concentration. Leau contenue à lintérieur de la cellule et dans le milieu extérieur diffuse librement à travers la membrane cellulaire de façon à ce que la concentration deau des deux côtés de la membrane demeure égale. Leau contenue à lintérieur de la cellule et dans le milieu extérieur diffuse librement à travers la membrane cellulaire de façon à ce que la concentration deau des deux côtés de la membrane demeure égale.

20 Osmose Condition isotonique Condition hypotonique Condition hypertonique Même quantité deau à lintérieur et à lextérieur de la cellule. Même quantité deau à lintérieur et à lextérieur de la cellule. La diffusion est égale. La diffusion est égale. Plus deau à lextérieur de la cellule quà lintérieur. Plus deau à lextérieur de la cellule quà lintérieur. Leau veut entrer dans la cellule et ceci peut provoquer son éclatement (lyse). Leau veut entrer dans la cellule et ceci peut provoquer son éclatement (lyse). Plus deau à lintérieur de la cellule quà lextérieur. Plus deau à lintérieur de la cellule quà lextérieur. Leau veut sortir et ceci rend la cellule molle (plasmolyse). Leau veut sortir et ceci rend la cellule molle (plasmolyse).

21 Globules rouges en milieu : Isotonique Hypotonique Hypertonique Isotonique Hypertonique Hypotonique

22 Globules rouges en milieu hypertonique

23 Lorsquon compare les concentrations de deux solutés : La solution la plus concentrée en soluté est dite hypertonique par rapport à lautre. La solution la moins concentrée en soluté (la plus diluée), est dite hypotonique par rapport à lautre. Si les deux solutions ont la même concentration, on les dit isotoniques lune par rapport à lautre. Losmose se fait toujours dune région hypotonique à une région hypertonique.

24 Les molécules de soluté diminuent le nombre de molécules d'eau qui sont libres de se déplacer. L'eau se déplace où les molécules libres sont abondantes à là région où il y en a moins. Molécules d'eau non libres Molécules d'eau libres Osmose

25 Un poisson vivant en eau de mer est-il en milieu hypo, hyper ou isotonique? Comment le poisson peut-il survivre? Eau (par osmose) Sel (par diffusion) Leau de mer est hypertonique

26 Dans leau douce, les cellules des poissons sont plus concentrées que leau, et elles devraient absorber de leau par osmose et grossir. Dans leau salée cest le contraire, les cellules des poissons sont moins concentrées que leau, et elles devraient libérer leur eau par osmose. Un poisson dans de leau douce va absorber de leau à travers ses branchies, mais également à travers toutes ses cellules de surface : son système rénal retraite cette eau et conserve léquilibre. Un poisson dans de leau salée, perdrait toute son eau très rapidement si sa peau nétait pas imperméable. Il nabsorbe de leau que par ses branchies qui filtrent le sel. Si un poisson deau douce venait à se trouver dans de leau salée, il mourrait rapidement en perdant une grande partie de leau de ses cellules. Comment le poisson peut-il survivre?

27 Leau salée est absorbée par lorganisme et se retrouve dans le sang, puis dans le liquide dans lequel baignent les cellules de notre corps. Le milieu entre les cellules étant plus concentré, leau sort des cellules par osmose. La sensation de soif apparaît lorsque certaines cellules du cerveau sont suffisant déshydratées pour déclencher le besoin de boire. Pourquoi boire de leau salée donne-t-il soif?

28 Diffusion facilitée Les molécules qui sont trop grosses pour traverser directement la membrane passe par une protéine de transport. (p.ex., le glucose) La protéine doit reconnaître la molécule pour la laisser passer (comme un casse-tête ou une clé et sa serrure). En changeant de forme, sa structure 3D lui permet de faire une ouverture qui laisse entrer la substance dans la cellule. Les molécules chargées (ions + ou -) passe par une autre protéine. Cette protéine ouvre un canal protéique chargé + ou – qui laisse passer les ions de charges opposées.

29 Fibrose Kystique : problème de Na+ et Cl- car les canaux protéiques fonctionnent inadéquatement et il y a accumulation de mucus. Donc, la condition nest pas isotonique. Fibrose Kystique : problème de Na+ et Cl- car les canaux protéiques fonctionnent inadéquatement et il y a accumulation de mucus. Donc, la condition nest pas isotonique.

30 La diffusion se fait par lintermédiaire dune protéine de la membrane. N.B. Pas de dépense dénergie Se fait selon le gradient de concentration Diffusion facilitée

31 Animation La diffusion facilitée La diffusion facilitée hill.com/sites/ /student_view0 /chapter2/animation__how_facilitated_diff usion_works.html hill.com/sites/ /student_view0 /chapter2/animation__how_facilitated_diff usion_works.html

32 Le canal protéique fournit des passages remplis deau à travers lesquels de petits ions dissous peuvent diffuser La diffusion facilitée pour les molécules chargées

33 Transport actif Transport de molécules à travers de la membrane dans le sens contraire de la diffusion. On part dune région de faible concentration à une région de forte concentration. Plus la différence de concentration est grande, plus la cellule doit fournir de lénergie (p. ex., monter une côte à bicyclette).

34 Besoin dune source dénergie (ATP) Peut se faire CONTRE le gradient de concentration Indique une dépense d'énergie Transport actif : Ressemble à la diffusion facilitée (nécessite un transporteur) mais :

35 Transport actif :

36 Indique une dépense dénergie Transport actif :

37 Reins : Ils retournent dans le sang le glucose et les aa de lurine. Intestins : Les cellules absorbent les substances nutritives. Racines : Les cellules des plantes absorbent les minéraux. Des exemples concrets

38 Exemple de la Pompe Na – K Lorsque 3 ions Na positifs à lintérieur de la cellule et 2 ions K positifs du fluide extracellulaire se lient à la protéine de transport, lATP permet à la protéine de changer de forme. Lorsque 3 ions Na positifs à lintérieur de la cellule et 2 ions K positifs du fluide extracellulaire se lient à la protéine de transport, lATP permet à la protéine de changer de forme. Ainsi les 3 ions Na se retrouvent à lextérieur de la cellule et les 2 ions K à lintérieur. Ainsi les 3 ions Na se retrouvent à lextérieur de la cellule et les 2 ions K à lintérieur.

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40 Animation La pompe sodium-potassium La pompe sodium-potassium marseille.fr/biocell/docs/pomp2.html marseille.fr/biocell/docs/pomp2.html

41 Le transport des grosses particules Lorsque les molécules sont trop grosses pour faire du transport passif ou actif. La membrane se replie sur elle-même pour former une vacuole qui peut « avaler » ou « expulser » une substance. Lorsque les molécules sont trop grosses pour faire du transport passif ou actif. La membrane se replie sur elle-même pour former une vacuole qui peut « avaler » ou « expulser » une substance. Le transport des grosses particules se fait à laide de : Le transport des grosses particules se fait à laide de : Lendocytose Lendocytose Lexocytose Lexocytose

42 Endocytose La membrane se replie vers lintérieur afin de laisser entrer des substances dans la cellule. La membrane se replie vers lintérieur afin de laisser entrer des substances dans la cellule. Pinocytose : pour petites particules Pinocytose : pour petites particules Phagocytose : pour les grosses particules (bactéries, globules rouge) Phagocytose : pour les grosses particules (bactéries, globules rouge) Par site récepteur : dans la vacuole, il y a des protéines spécifiques qui reconnaissent la substance. (ex : cholestérol) Par site récepteur : dans la vacuole, il y a des protéines spécifiques qui reconnaissent la substance. (ex : cholestérol)

43 (A) Les macrophages absorbent les globules rouges affaiblis et les bactéries par phagocytose. (B) Une cellule ingère des particules de solutés en même temps que des fluides par pinocytose. Lendocytose

44 Phagocytose dune bactérie par un globule blanc

45 Exocytose Cest le contraire de lendocytose. Ce processus consiste à sortir des substances de la cellule. Cest le contraire de lendocytose. Ce processus consiste à sortir des substances de la cellule. Une vacuole dans la cellule va fusionner avec la membrane pour libérer le contenu dans le fluide extracellulaire (p. ex., le pancréas qui libère linsuline). Une vacuole dans la cellule va fusionner avec la membrane pour libérer le contenu dans le fluide extracellulaire (p. ex., le pancréas qui libère linsuline).

46 La transmission de linflux nerveux dun neurone à lautre : un exemple dexocytose Neurone A (transmetteur) vers neurone B (recepteur) 1. Mitochondrie 2. Vésicule synaptique avec neurotransmetteurs 3. Autorecepteur 4. Synapse libérant des neurotransmetteurs 5. Recepteurs postsynaptiques activés par des neurotransmetteurs (induction d'un potentiel postsynaptique ) 6. Canaux calcium 7. Exocytose de vesicules 8. Neurotransmetteur capturé

47 Endocytose = ENTRER Exocytose = « EXIT » Un petit résumé…

48 Animations Lendocytose et lexocytose Lendocytose et lexocytose html Le transport à travers les membranes cellulaires Le transport à travers les membranes cellulaires

49 Transport Transport passif -transport de molécules sans dépense dénergie (forte concentration à faible) Diffusion -pour des petites molécules (distance courte) Osmose -déplacement des molécules deau (hypertonique,hypotonique, isotonique) Diffusion facilitée -molécules trop grosses passent par une protéine de transport Transport actif -transport de molécules avec dépense dénergie (faible concentration à forte) Transport des grosses particules -molécules sont trop grosses pour faire du transport passif ou actif Endocytose(lentrée) -membrane se replie vers lintérieur pour laisser entrer des substances Pinocytose -pour petites particules Phagocytose -pour grosses particules (globules rouges, bactéries) Exocytose(« lexit ») -vacuole se fusionne avec la membrane pour libérer le contenu dans le fluide extracellulaire

50 Quiz : la membrane cellulaire À faire avec les élèves À faire avec les élèves iles.qc.ca/suzannebanville/membrane4/a bc.html iles.qc.ca/suzannebanville/membrane4/a bc.html foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/ quizz/membrane.htm foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/ quizz/membrane.htm

51 Devoirs p. 34 p. 34 (3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13) p. 38 p. 38 (1, 4) Révision : p. 39 p. 39 (2, 3, 4, 5, 8) p. 40 p. 40 (11, 17, 19, 21)


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