Le transport transmembranaires Thème 1.4 Le transport transmembranaires Idée Essentielle: les membranes contrôlent la composition des cellules par transport actif et passif.

Nature de la science Le modèle expérimental : dans les expériences ayant trait à l’osmose, des mesures quantitatives précises sont essentielles. (3.1) Notions-Clés 1.4 N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif. 1.4 N2 La fluidité des membranes permet aux substances de passer dans les cellules par endocytose ou d’être libérées par exocytose. 1.4 N3 Les vésicules déplacent les substances dans les cellules.

Nature de la science Le modèle expérimental : dans les expériences ayant trait à l’osmose, des mesures quantitatives précises sont essentielles. (3.1) Compétences et Applications 1.4 A1 La structure et la fonction des pompes à sodium–potassium pour le transport actif et les canaux potassiques pour la diffusion facilitée dans les axones. 1.4 A2 Les tissus ou les organes devant être utilisés dans des procédures médicales doivent être plongés dans une solution de même osmolarité que le cytoplasme pour éviter l’osmose. 1.4 C1 Estimer l’osmolarité dans les tissus en plongeant des échantillons dans des solutions hypotoniques et hypertoniques. (Exercice de travaux pratiques 2). Les expériences relatives à l’osmose constituent une bonne occasion de souligner l’importance des mesures précises de la masse et du volume dans les expériences scientifiques

1.4.N2 La fluidité des membranes permet aux substances de passer dans les cellules par endocytose ou d’être libérées par exocytose xxxs

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif

1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif 1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. http://www.phschool.com/science/biology_place/labbench/lab1/concepts.html http://highered.mheducation.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_diffusion_works.html

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif http://www.northland.cc.mn.us/biology/Biology1111/animations/transport1.html

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif

1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif 1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. What is osmosis? http://www.flickr.com/photos/luchilu/399970490/

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif Osmosis may occur when there is a partially permeable membrane, such as a cell membrane. When a cell is submerged in water, the water molecules pass through the cell membrane from an area of low solute concentration (outside the cell) to one of high solute concentration (inside the cell)  (Wikipedia) http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_osmosis_works.html Aquaporin is an integral protein that, as it’s name suggests, acts as a pore in the membrane that speeds the movement of water molecules http://opm.phar.umich.edu/protein.php?pdbid=1sor

The importance of osmotic control 1.4.A2 Les tissus ou les organes devant être utilisés dans des procédures médicales doivent être plongés dans une solution de même osmolarité que le cytoplasme pour éviter l’osmose 1.4.A2 Tissues or organs to be used in medical procedures must be bathed in a solution with the same osmolarity as the cytoplasm to prevent osmosis. The importance of osmotic control http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_osmosis_works.html http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osmotic_pressure_on_blood_cells_diagram.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turgor_pressure_on_plant_cells_diagram.svg

The importance of osmotic control 1.4.A2 Les tissus ou les organes devant être utilisés dans des procédures médicales doivent être plongés dans une solution de même osmolarité que le cytoplasme pour éviter l’osmose 1.4.A2 Tissues or organs to be used in medical procedures must be bathed in a solution with the same osmolarity as the cytoplasm to prevent osmosis. The importance of osmotic control preventing damage to cells and tissues Common medical procedures in which an isotonic saline solution is useful: fluids introduction to a patient’s blood system via an intravenous drip, e.g for rehydration used to rinse wounds, skin abrasions etc. keep areas of damaged skin moist before applying skin grafts eye drops/wash frozen and used pack donor organs for transportation http://www.defenseimagery.mil/imageRetrieve.action?guid=8c9d5fade029a4f5a68fe667d1ae802ba9f30dd5&t=2

1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif 1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. Simple Diffusion http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scheme_simple_diffusion_in_cell_membrane-en.svg

1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif 1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. Diffusion facilitée: Les molécules grosses et/ou polaires ne peuvent traverser la membrane par diffusion simple Des protéines intégrales reconnaissent une molécule particulière et l’aide à traverser la membrane. La direction du mouvement dépend du gradient de concentration. Regarder l’animation http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_facilitated_diffusion_works.html http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scheme_facilitated_diffusion_in_cell_membrane-en.svg

1.4.A1 Structure and function of sodium–potassium pumps for active transport and potassium channels for facilitated diffusion in axons. 1.4.A1 La structure et la fonction des pompes à sodium–potassium pour le transport actif et les canaux potassiques pour la diffusion facilitée dans les axones Les canaux de potassium dans les axones sont ouverts selon le voltage. Ils permettent la diffusion facilitée du potassium hors de l’axone. À un moment durant l’influx nerveux, il y a relativement plus de charges positives à l’intérieur. Ce changement de voltage causes l’ouverture des canaux de potassium permettant aux ions K+ de diffuser à l’extérieur. Lorsque le voltage change, les canaux se referment rapidement. n.b. D’autres ions positifs qu’on pense qu’ils traverseront sont soit trop gros pour traverser les pores ou trop petits pour s’attacher aux acides aminés dans la zone mince du pore, ce qui explique la spécificité des canaux. http://bioserv.fiu.edu/~walterm/human_online/nervous/nervous_system_files/image012.gif

Le transport actif primaire nécessite de l’ATP. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif 1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. Le transport actif primaire nécessite de l’ATP. Les pompes (protéines Intégrales) utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour déplacer les ions ou les grosses molécules à travers la membrane cellulaire. Les molécules se déplacent contre le gradient de concentration http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_the_sodium_potassium_pump_works.html http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scheme_sodium-potassium_pump-en.svg

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif

1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. 1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif

1.4.A1 La structure et la fonction des pompes à sodium–potassium pour le transport actif et les canaux potassiques pour la diffusion facilitée dans les axones 1.4.A1 Structure and function of sodium–potassium pumps for active transport and potassium channels for facilitated diffusion in axons. La pompe sodium–potassium suit un cycle répétitif d’étapes qui résultent en trois ions de sodium qui sont pompés hors de l’axone (neurone) et deux ions potassium qui sont pompés vers l’intérieur. Chaque fois que la pompe fait un cycle, elle utilise de l’ATP. Le cycle consiste de trois étapes: 1 L’intérieur de la pompe est ouverte à l’intérieur de l’axone; trois ions sodium entrent dans la pompe et s’attachent à leurs sites de liaisons. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scheme_sodium-potassium_pump-en.svg

1.4.A1 Structure and function of sodium–potassium pumps for active transport and potassium channels for facilitated diffusion in axons. 1.4.A1 La structure et la fonction des pompes à sodium–potassium pour le transport actif et les canaux potassiques pour la diffusion facilitée dans les axones 3 La pompe s’ouvre vers l’extérieur de l’axone et les trois ions sodium sont relâchés. 2 L’ATP transfère un de ses groupements phosphate à la pompe; Ceci cause le changement de forme de la pompe et l’intérieur se ferme. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scheme_sodium-potassium_pump-en.svg

1.4.A1 Structure and function of sodium–potassium pumps for active transport and potassium channels for facilitated diffusion in axons. 1.4.A1 La structure et la fonction des pompes à sodium–potassium pour le transport actif et les canaux potassiques pour la diffusion facilitée dans les axones 4 Deux ions potassium de l’extérieur peuvent maintenant entrer et s’attacher à leurs sites de liaisons. 5 La liaison du potassium cause la libération du groupement phosphate; ce qui causes le changement de forme de la pompe à sa forme initiale. 6 La pompe s’ouvre vers l’intérieur de l’axone et les deux ions potassium sont libérés. Les ions sodium ions peuvent maintenant entrer et recommencer le processus.. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scheme_sodium-potassium_pump-en.svg

1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif 1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport.  Dans le transport actif secondaire, l’énergie requise est dérivée de l’énergie stockée sous forme de différences de concentrations dans un deuxième soluté. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scheme_secundary_active_transport-en.svg

1.4.N1 Les particules se déplacent au travers des membranes par simple diffusion, par diffusion facilitée, par osmose et par transport actif 1.4.U1 Particles move across membranes by simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis and active transport. Typiquement, le gradient de concentration du deuxième soluté a été créé par le transport actif primaire, et la diffusion du 2ème soluté à travers la membrane ce qui engendre le transport secondaire. http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp05/0502002.html

1.4.U3 Vesicles move materials within cells. 1.4.N3 Les vésicules déplacent les substances dans les cellules 1.4.U3 Vesicles move materials within cells. Les Vésicules sont de petits paquets sphéroïdal qui se forme du RER et de l’appareil de Golgi. Elles transporte les protéines produites par les ribosomes du RER vers l’appareil de Golgi, où elles seront préparées pour le transport avec une autre vésicule. Utiliser l’animation pour en apprendre davantage sur la formation et l’utilisation des vésicules dans les cellules. http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/vesiclebudding.html

1.4.U2 The fluidity of membranes allows materials to be taken into cells by endocytosis or released by exocytosis. 1.4.N2 La fluidité des membranes permet aux substances de passer dans les cellules par endocytose ou d’être libérées par exocytose Endocytose: Prendre des substances externes en les dirigeant vers l’intérieur via la formation de sac de la membrane cellulaire, formant une vésicule Exocytose: La libération substances d’une cellule (sécrétion) lorsqu’une vésicule se lie à la membrane cellulaire. http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120068/bio02.swf Diagrammes sur les prochaines diapos

1.4.N2 La fluidité des membranes permet aux substances de passer dans les cellules par endocytose ou d’être libérées par exocytose 1.4.U2 The fluidity of membranes allows materials to be taken into cells by endocytosis or released by exocytosis. Sécrétion Constitutive ont lieu constamment dans la cellule, selon leur fonction. Sécrétion régulée est une réponse à un déclenchement ex. la libération de neurotransmetteurs http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Exocytosis_types.svg

1.4.U2 The fluidity of membranes allows materials to be taken into cells by endocytosis or released by exocytosis. 1.4.N2 La fluidité des membranes permet aux substances de passer dans les cellules par endocytose ou d’être libérées par exocytose “Manger” “Boire” http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Endocytosis_types.svg

1.4.U2 The fluidity of membranes allows materials to be taken into cells by endocytosis or released by exocytosis. 1.4.N2 La fluidité des membranes permet aux substances de passer dans les cellules par endocytose ou d’être libérées par exocytose

1.4.U2 The fluidity of membranes allows materials to be taken into cells by endocytosis or released by exocytosis. 1.4.N2 La fluidité des membranes permet aux substances de passer dans les cellules par endocytose ou d’être libérées par exocytose

1.4.S1 Estimation of osmolarity in tissues by bathing samples in hypotonic and hypertonic solutions. (Practical 2) 1.4.C1 Estimer l’osmolarité dans les tissus en plongeant des échantillons dans des solutions hypotoniques et hypertoniques. (Exercice de travaux pratiques 2). Estimation de l’osmolarité est un laboratoire simple avec plusieurs variations possibles. http://www.saps.org.uk/secondary/teaching-resources/286-measuring-the-water-potential-of-a-potato-cell Les deux protocoles de labo suggèrent différentes façons de mesurer une variable dépendante. Ceci est une occasion pour pratiquer votre compréhension des critères d’évaluation interne suivants: Analyse Évaluation Communication http://www.nuffieldfoundation.org/practical-biology/investigating-effect-concentration-blackcurrant-squash-osmosis-chipped-potatoes n.b. L’estimation de l’osmolarité devrait se limiter à des énoncés comme “ce tissus a une osmolarité équivalente à une solution de sucrose 2%”. La concentration molaire peut être utilisée au lieu du porcentage d’autre solution comme le chlorure de sodium peut remplacer le glucose.

Bibliography / Acknowledgments Jason de Nys