Les cellules eucaryotes possèdent une membrane externe qui protège le contenu d'une cellule. Cependant, la membrane externe est semi-perméable et permet à certains matériaux d'y pénétrer.
À l'intérieur des cellules eucaryotes, des sous-structures plus petites appelées organites possèdent leurs propres membranes. Organelles remplissent plusieurs fonctions différentes dans les cellules, y compris le déplacement de molécules à travers la membrane cellulaire ou à travers les membranes des organites.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les molécules peuvent diffuser à travers les membranes via des protéines de transport, ou elles peuvent être aidées dans le transport actif par d'autres protéines. Les organites tels que le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les mitochondries et les peroxysomes jouent tous un rôle dans le transport membranaire.
Caractéristiques de la membrane cellulaire
La membrane d'une cellule eucaryote est souvent appelée membrane plasma. La membrane plasmique est constituée d'un bicouche phospholipidique, et est perméable à certaines molécules, mais pas à toutes.
Composants de la phospholipide bicouche comprennent une combinaison de glycérol et d'acides gras avec un groupe phosphate. Ceux-ci produisent les glycérophospholipides qui constituent généralement la bicouche de la plupart des membranes cellulaires.
La bicouche phospholipidique possède des qualités hydrophiles (hydrophiles) à l'extérieur et des qualités hydrofuges (hydrophobes) à l'intérieur. Les parties hydrophiles font face à l'extérieur de la cellule ainsi qu'à l'intérieur de celle-ci, et sont à la fois interactives et attirées par l'eau dans ces environnements.
Tout au long de la membrane cellulaire, les pores et les protéines aident à déterminer ce qui entre ou sort de la cellule. Parmi les différents types de protéines présentes dans la membrane cellulaire, certaines ne s'étendent que dans une partie de la bicouche phospholipidique. Celles-ci sont appelées protéines extrinsèques. Les protéines qui traversent toute la bicouche sont appelées protéines intrinsèques, ou protéines transmembranaires.
Les protéines représentent environ la moitié de la masse des membranes cellulaires. Alors que certaines protéines peuvent se déplacer facilement dans la bicouche, d'autres sont verrouillées en place et ont besoin d'aide si elles doivent se déplacer.
Faits sur la biologie des transports
Les cellules ont besoin d'un moyen d'y introduire les molécules nécessaires. Ils ont également besoin d'un moyen de libérer à nouveau certains matériaux. Les matériaux libérés peuvent bien sûr inclure des déchets, mais souvent certaines protéines fonctionnelles doivent également être sécrétées à l'extérieur des cellules. La membrane bicouche phospholipidique maintient un flux de molécules dans la cellule, par osmose, transport passif ou transport actif.
Les protéines extrinsèques et intrinsèques contribuent à cela biologie des transports. Ces protéines peuvent posséder des pores pour permettre la diffusion, elles peuvent fonctionner comme des récepteurs ou des enzymes pour les processus biologiques, ou elles peuvent fonctionner dans les réponses immunitaires et la signalisation cellulaire. Il existe différents types de transport passif ainsi que le transport actif qui jouent un rôle dans le mouvement des molécules à travers les membranes.
Types de transport passif
En biologie des transports, transport passif fait référence au transport de molécules à travers la membrane cellulaire qui ne nécessite aucune assistance ni énergie. Ce sont généralement de petites molécules qui peuvent simplement entrer et sortir de la cellule, relativement librement. Ils peuvent comprendre de l'eau, des ions et similaires.
Un exemple de transport passif est la diffusion. La diffusion se produit lorsque certains matériaux pénètrent dans la membrane cellulaire par des pores. Les molécules essentielles telles que l'oxygène et le dioxyde de carbone en sont de bons exemples. Typiquement, la diffusion nécessite un gradient de concentration, ce qui signifie que la concentration à l'extérieur de la membrane cellulaire doit être différente de l'intérieur.
Transport facilité nécessite une assistance via des protéines porteuses. Les protéines porteuses se lient aux matériaux nécessaires au transport au niveau des sites de liaison. Cette jonction fait changer la forme de la protéine. Une fois que les éléments sont passés à travers la membrane, la protéine les libère.
Un autre type de transport passif est par simple osmose. C'est commun avec l'eau. Les molécules d'eau frappent une membrane cellulaire, créant une pression et créant un « potentiel en eau ». L'eau passera d'un potentiel d'eau élevé à faible pour entrer dans la cellule.
Transport membranaire actif
Parfois, certaines substances ne peuvent pas traverser une membrane cellulaire par simple diffusion ou transport passif. Passer d'une concentration faible à une concentration élevée, par exemple, nécessite de l'énergie. Pour que cela se produise, transport actif se produit à l'aide de protéines porteuses. Les protéines porteuses détiennent des sites de liaison auxquels les substances nécessaires se fixent afin qu'elles puissent être déplacées à travers la membrane.
Des molécules plus grosses telles que les sucres, certains ions, d'autres matériaux hautement chargés, acides aminés et les amidons ne peuvent pas dériver à travers les membranes sans aide. Les protéines de transport ou porteuses sont conçues pour des besoins spécifiques en fonction du type de molécule qui doit traverser une membrane. Les protéines réceptrices agissent également de manière sélective pour lier les molécules et les guider à travers les membranes.
Organelles impliquées dans le transport membranaire
Les pores et les protéines ne sont pas les seuls auxiliaires du transport membranaire. Organelles remplissent également cette fonction de plusieurs manières. Les organites sont des sous-structures plus petites à l'intérieur des cellules.
Les organites ont des formes diverses et remplissent des fonctions différentes. Ces organites constituent ce qu'on appelle le système endomembranaire et possèdent des formes uniques de transport de protéines.
Dans la cytose, de grandes quantités de matériaux peuvent traverser une membrane via vésicules. Ce sont des morceaux de membrane cellulaire qui peuvent déplacer des éléments dans la cellule ou à l'extérieur (endocytose ou exocytose, respectivement). Les protéines sont conditionnées par le réticulum endoplasmique dans des vésicules pour être libérées à l'extérieur de la cellule. Deux exemples de protéines vésiculaires comprennent l'insuline et l'érythropoïétine.
Réticulum endoplasmique
le réticulum endoplasmique (RE) est un organite responsable de la fabrication des membranes et de leurs protéines. Il facilite également le transport moléculaire à travers sa propre membrane. Le RE est responsable de la translocation des protéines, c'est-à-dire le mouvement des protéines dans toute la cellule. Certaines protéines peuvent traverser complètement la membrane du RE si elles sont solubles. Les protéines sécrétoires en sont un exemple.
Pour les protéines membranaires, cependant, leur nature de faire partie de la bicouche de la membrane nécessite un peu d'aide pour se déplacer. La membrane du RE peut utiliser des signaux ou des segments transmembranaires comme moyen de translocation de ces protéines. C'est l'un des types de transport passif qui fournit une direction vers laquelle les protéines se déplacent.
Dans le cas du complexe protéique connu sous le nom de Sec61, qui fonctionne principalement comme un canal de pore, il doit s'associer à un ribosome dans le but de la translocation.
Appareil de Golgi
le Appareil de Golgi est un autre organite crucial. Il apporte aux protéines finales des ajouts spécifiques qui leur donnent de la complexité, comme des glucides ajoutés. Il utilise des vésicules pour transporter des molécules.
Le transport vésiculaire peut se produire en partie à cause des protéines de revêtement, et ces protéines aident au mouvement des vésicules entre le RE et l'appareil de Golgi. Un exemple de protéine d'enveloppe est la clathrine.
Mitochondries
Dans la membrane interne des organites appelées mitochondries, de nombreuses protéines doivent être utilisées pour aider à la production d'énergie pour la cellule. La membrane externe, en revanche, est poreuse pour le passage de petites molécules.
Peroxysomes
Peroxysomes sont une sorte d'organite qui décompose les acides gras. Comme leur nom l'indique, ils jouent également un rôle dans l'élimination du peroxyde d'hydrogène nocif des cellules. Les peroxysomes peuvent également transporter de grosses protéines repliées.
Les chercheurs n'ont découvert que récemment les immenses pores qui permettent aux peroxysomes de le faire. Ordinairement, les protéines ne sont pas transportées dans leur état complet, grand et tridimensionnel. La plupart du temps, ils sont tout simplement trop gros pour passer à travers un pore. Mais les peroxysomes sont à la hauteur dans le cas de ces pores géants. Les protéines doivent porter un signal particulier pour qu'un peroxysome les transporte.
Les diverses méthodes des types de transport passif font de la biologie des transports un sujet d'étude fascinant. Acquérir des connaissances sur la façon dont les matériaux peuvent être déplacés à travers les membranes cellulaires peut aider à comprendre les processus cellulaires.
Étant donné que de nombreuses maladies impliquent des protéines mal formées, mal repliées ou autrement dysfonctionnelles, il devient clair à quel point le transport membranaire peut être pertinent. La biologie des transports offre également des possibilités illimitées de découvrir des moyens de traiter les carences et les maladies, et peut-être de fabriquer de nouveaux médicaments pour le traitement.