perméabilité sélective définition

la perméabilité sélective est une propriété des membranes cellulaires qui ne permet à certaines molécules d’entrer ou de sortir de la cellule. Ceci est important pour que la cellule maintienne son ordre interne indépendamment des changements dans l’environnement. Par exemple, l’eau, les ions, le glucose et le dioxyde de carbone peuvent avoir besoin d’être importés ou exportés de la cellule en fonction de son activité métabolique., De même, les molécules de signalisation peuvent avoir besoin d’entrer dans la cellule et les protéines peuvent avoir besoin d’être libérées dans la matrice extracellulaire. La présence d’une membrane perméable sélectivement permet à la cellule d’exercer un contrôle sur le quantum, la synchronisation et la vitesse de déplacement de ces molécules.

Le Mouvement à travers une membrane perméable sélectivement peut se produire activement ou passivement. Par exemple, les molécules d’eau peuvent se déplacer passivement à travers de petits pores sur la membrane. De même, le dioxyde de carbone libéré comme sous-produit de la respiration diffuse rapidement hors de la cellule. Certaines molécules sont activement transportées., Par exemple, les cellules du rein dépensent de l’énergie pour réabsorber tout le glucose, les acides aminés et les vitamines du filtrat glomérulaire, même contre le gradient de concentration. L’échec de ce processus conduit à la présence de glucose ou les sous-produits du métabolisme des protéines dans l’urine, un signe révélateur de diabète.

structure des Membranes perméables sélectivement

Les membranes cellulaires ne sont pas facilement visualisées à l’aide de microscopes optiques., Par conséquent, les hypothèses sur leur existence ne sont apparues qu’à la fin du 19ème siècle, près de deux cents ans après l’observation des premières cellules. À différents moments, différents modèles ont tenté d’expliquer comment la structure de la membrane soutient sa fonction. Initialement, la membrane était censée être une simple couche lipidique délimitant le cytosol de la région extracellulaire. Ensuite, les modèles ont inclus des régions semi-perméables en forme de gel dans une mer lipidique pour expliquer le mouvement de l’eau mais pas des particules chargées., Par la suite, la présence de pores a été proposée, permettant aux petites molécules de se déplacer librement.

actuellement, la membrane cellulaire est dite constituée d’une bicouche phospholipidique sélectivement perméable dont les domaines hydrophiles font face aux environnements aqueux à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule, et les domaines hydrophobes se font face pour former une bicouche. Cette bicouche lipidique est ponctuée de molécules de cholestérol, de glycolipides et de protéines qui sont ancrées ou traversent toute la membrane., Ces protéines forment des canaux, des pores ou des portes pour maintenir la perméabilité sélective des ions, des molécules de signalisation et des macromolécules en fonction des besoins de la cellule.

La membrane Nucléaire a une structure différente de toutes les autres membranes de la cellule. Il a des complexes de pores nucléaires-des complexes multiprotéines en forme de panier qui sont librement perméables à l’eau mais qui médient rigoureusement le transport nucléaire des macromolécules., Les importines et les exportines sont deux classes de protéines qui participent activement au transport nucléaire. Les deux sont énergivores et chaque événement de transport implique l’hydrolyse d’une liaison phosphate à haute énergie sur un triphosphate de guanosine. La directionnalité du mouvement nécessite également la présence d’une petite molécule appelée Ran, qui a une affinité différentielle pour ses substrats selon qu’elle est liée au GTP ou au GDP.,

fonction de la perméabilité sélective

la perméabilité sélective est cruciale pour créer un environnement nettement différent à l’intérieur de la cellule par rapport à la matrice extracellulaire. Il est également pertinent pour maintenir l’intégrité de divers organites à l’intérieur de la cellule. Chaque organite est un petit compartiment avec une fonction spécialisée, nécessitant des concentrations optimales de protéines, de petites molécules et d’ions., Par exemple, la respiration cellulaire à l’intérieur d’une mitochondrie nécessite que les protéines qui facilitent ce processus soient importées sélectivement dans l’organite, et sa chimie interne ne doit pas être affectée par les autres processus métaboliques du cytoplasme. De même, après qu’un neurone transmet un signal électrochimique, il doit récupérer et revenir à son potentiel de repos pour permettre le prochain cycle d’activité excitatrice. La même chose se produit dans chaque cellule du muscle cardiaque chaque fois que le cœur bat., Ces changements rapides et à grande échelle dans les propriétés électrochimiques de ces cellules sont nécessaires à leur fonction et nécessitent la présence d’une membrane perméable sélectivement.

la perméabilité sélective des membranes est particulièrement importante pour le transport à travers la membrane nucléaire dans les cellules eucaryotes. Les protéines, les acides nucléiques et les nucléotides impliqués dans la transcription doivent être transportés sélectivement et efficacement dans le noyau et les produits de la transcription doivent être exportés en temps opportun., Le noyau a un microenvironnement distinct par rapport au cytoplasme et les mécanismes de transport actif sont à l’œuvre pour maintenir cette distinction.

protéines médiatrices perméabilité sélective

la perméabilité sélective est médiée par des protéines spéciales qui traversent la membrane cellulaire. Ils sont impliqués dans le mouvement des ions et des petites molécules ainsi que des grands polymères tels que L’ARN et les protéines. Ce mouvement peut être passif ou actif – avec ou sans dépense d’énergie.

Par exemple, les ions sont transportés à travers des membranes perméables sélectivement à travers des canaux et des pompes., Alors que les canaux sont destinés au transport passif, les pompes ioniques assurent le transport actif primaire contre un gradient de concentration, avec l’hydrolyse d’une liaison phosphate à haute énergie.

le transport Actif peut également être couplé avec le mouvement d’une autre molécule. Cela peut être soit à travers une protéine symporter-où deux molécules sont transportées dans la même direction – ou une protéine antiporter – où les molécules sont shuntées dans des directions opposées., Le principe dans les deux cas est le même – l’énergie potentielle stockée dans un gradient électrochimique est utilisée pour piloter le transport d’une autre molécule.

Transport actif et passif à travers des Membranes sélectivement perméables

le transport passif est de deux types – diffusion libre ou diffusion facilitée – et le mouvement est toujours le long d’un gradient de concentration. La diffusion libre est observée le plus souvent dans le mouvement de molécules non chargées telles que le dioxyde de carbone ou l’éthanol à travers la membrane cellulaire, sans l’implication d’autres molécules.,

diffusion Facilitée nécessite la présence d’une autre molécule, généralement une protéine qui agit comme un transporteur et aide le substrat de traverser la membrane cellulaire. Les protéines porteuses se lient au substrat d’un côté de la membrane et changent de conformation pour libérer le substrat de l’autre côté., Des exemples classiques de diffusion facilitée sont le mouvement de l’oxygène en se liant à l’hémoglobine ou le transport de l’eau à travers de minuscules pores formés par les aquaporines.

La diffusion de l’eau peuvent être observés à l’échelle macroscopique ainsi. Par exemple, lorsque les graines gonflent après avoir été trempées dans l’eau, nous voyons l’effet global de l’eau entrant dans la cellule., De même, les fruits laissés dans un environnement sec, tel qu’un réfrigérateur, se ratatinent et rétrécissent lorsqu’ils perdent de l’eau. De nombreux organismes, y compris les humains, ont un revêtement cireux sur leur peau pour minimiser la perte d’eau de leurs cellules dans un environnement sec.

le transport Transmembranaire peut également être accomplie activement, avec la dépense d’énergie. Le transport actif implique l’hydrolyse du groupe phosphate terminal dans L’ATP ou le GTP pour alimenter le mouvement des molécules contre leur gradient de concentration., Par exemple, dans la plupart des cellules, il y a un grand excès d’ions sodium dans l’environnement extracellulaire avec un excès d’ions potassium à l’intérieur de la cellule. Ceci est réalisé par une enzyme transmembranaire appelée Na + / K + ATPase, qui catalyse le mouvement de trois ions Na+ à l’extérieur de la cellule avec l’importation de deux ions K+. Pour chacun de ces cycles de transport, l’enzyme utilise l’énergie libérée par la conversion d’une molécule D’ATP en ADP. C’est ce qu’on appelle le transport actif primaire, où le mouvement est directement couplé à l’hydrolyse d’une liaison phosphate à haute énergie., Un processus similaire est utilisé pour pomper les protons contre leur gradient de concentration, ce qui est un élément crucial de la photosynthèse et de la respiration cellulaire.

les Gradients D’ions H+, Na+ et K+ sont utilisés pour entraîner d’autres processus, par le biais du transport actif secondaire, où les concentrations électrochimiques différentielles fournissent la force motrice pour d’autres processus énergivores, tels que le transport d’acides aminés ou de glucose. Par exemple, l’absorption du glucose dans l’intestin est couplée au transport des ions Na+., C’est un exemple de symport, où l’ion sodium et la molécule de glucose sont importés dans la cellule. Les ions Sodium sont également impliqués dans le mouvement d’une autre molécule chargée – Ca2+. L’échangeur sodium-calcium utilise le mouvement du Na + le long de son gradient pour entraîner le contre-transport du Ca2+. Cela est particulièrement important dans le mouvement des ions calcium en grande quantité comme dans les neurones, les cellules cardiaques, et pour le maintien d’une faible concentration de calcium dans les mitochondries.,

• Microscope électronique-un microscope qui utilise un faisceau d’électrons pour éclairer l’échantillon en obtenant un grossissement et une résolution extrêmement élevés.
• matrice extracellulaire-composant Non cellulaire des tissus et des organes composé d’eau, de protéines et de polysaccharides, qui fournit un soutien physique, biomécanique et biochimique aux cellules.
• Hydrophile-une molécule qui est attirée par l’eau.
• Ran – une petite protéine qui dirige le transport à travers la membrane nucléaire basée sur sa liaison aux dinucléotides de guanosine et aux trinucléotides.,

Quiz

1. Laquelle de ces protéines est impliquée dans le transport nucléaire?
A. Importine
B. Exportin
C. RanGTP
D. Toutes les réponses

2. Laquelle de ces molécules diffuse librement à travers de petits pores sur la membrane cellulaire?
A. Glucose
B. ATP
C. eau
D., Aucune des réponses ci-dessus

3. Choisissez la molécule qui n’a pas besoin de transport actif pour se déplacer à travers la membrane cellulaire.
A. ions Sodium
B. dioxyde de carbone
C. acides aminés
D., Les ions Potassium